KR102262227B1 - Directional backlights, backlight displays and methods - Google Patents

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Abstract

지향성 백라이트, 백라이트 디스플레이 및 지향성 백라이트 동작 방법은 균일한 세기 및 각도 스프레드를 갖는 회절 격자에 의해 집합적으로 산란된 방출광을 제공하기 위해 회절 격자를 채용한다. 지향성 백라이트는 복수의 안내된 광빔을 안내하도록 구성된 광 가이드 및 상이한 방사상 방향을 갖는 복수의 안내된 광빔을 제공하도록 구성된 광원을 포함한다. 지향성 백라이트는 광 가이드 표면에 걸쳐 균일한 세기 및 각도 스프레드를 갖는 방출광으로서 복수의 안내된 광빔의 안내된 광빔의 일부를 산란시키도록 구성된 회절 격자 어레이를 더 포함한다. 백라이트 디스플레이는 디스플레이된 이미지를 제공하기 위해 방출광을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 더 포함한다.Directional backlights, backlight displays, and methods of operating a directional backlight employ a diffraction grating to provide emitted light that is collectively scattered by the grating having uniform intensity and angular spread. A directional backlight includes a light guide configured to guide a plurality of guided light beams and a light source configured to provide a plurality of guided light beams having different radial directions. The directional backlight further includes a diffraction grating array configured to scatter a portion of the guided lightbeam of the plurality of guided lightbeams as emitted light having a uniform intensity and angular spread across the light guide surface. The backlit display further includes an array of light valves configured to modulate the emitted light to provide a displayed image.

Description

지향성 백라이트, 백라이트 디스플레이 및 방법Directional backlights, backlight displays and methods

관련출원에 대한 상호참조CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

이 출원은 전체 내용을 본원에 참조로 포함하는 2017년 3월 25일에 출원된 미국 가특허 출원번호 62/476,781에 대한 우선권을 주장한다.This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/476,781, filed March 25, 2017, which is incorporated herein by reference in its entirety.

연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술STATEMENT REGARDING FEDERALLY SPONSORED RESEARCH OR DEVELOPMENT

N/AN/A

디스플레이 및 특히 '전자' 디스플레이는 다양한 디바이스 및 제품의 사용자에게 정보를 통신하기 위한 거의 유비쿼터스적인 매체이다. 예를 들어, 전자 디스플레이는 모바일 전화(예를 들어, 스마트 폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 모바일 컴퓨터(예를 들어, 랩톱 컴퓨터), 개인용 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 실질적으로 비-모바일 뿐만 아니라 다양한 다른 모바일 디스플레이 응용 및 디바이스를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 디바이스 및 응용에서 발견될 수 있다. 전자 디스플레이는 일반적으로 통신되고 있는 이미지 또는 유사한 정보를 나타내거나 디스플레이하기 위해 픽셀 세기의 차동 패턴을 채용한다. 차동 픽셀 세기 패턴은 수동 전자 디스플레이의 경우에서와 같이 디스플레이에 입사되는 광을 반사함으로써 제공될 수 있다. 대안적으로, 전자 디스플레이는 차동 픽셀 세기 패턴을 제공하기 위해 광을 제공하거나 방출할 수 있다. 광을 방출하는 전자 디스플레이를 종종 능동 디스플레이라고 한다.BACKGROUND Displays, and particularly 'electronic' displays, are an almost ubiquitous medium for communicating information to users of a variety of devices and products. For example, electronic displays include mobile phones (eg, smart phones), watches, tablet computers, mobile computers (eg, laptop computers), personal computers and computer monitors, automotive display consoles, camera displays, and substantially It can be found in a variety of devices and applications, including, but not limited to, non-mobile as well as a variety of other mobile display applications and devices. Electronic displays generally employ differential patterns of pixel intensity to represent or display the image or similar information being communicated. A differential pixel intensity pattern can be provided by reflecting light incident on the display, as in the case of passive electronic displays. Alternatively, the electronic display may provide or emit light to provide a differential pixel intensity pattern. Electronic displays that emit light are often referred to as active displays.

본 발명은 지향성 백라이트, 백라이트 디스플레이 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a directional backlight, a backlight display and a method.

본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 백라이트는 광빔들을 안내하도록 구성된 광 가이드;A directional backlight according to an embodiment of the present invention includes a light guide configured to guide light beams;

상기 광 가이드 내에서 서로 다른 방사상 방향들을 갖는 복수의 안내된 광빔들을 제공하도록 구성된 광원; 및a light source configured to provide a plurality of guided light beams having different radial directions within the light guide; and

상기 광 가이드의 표면 상에서 서로 이격된 회절 격자 어레이로서, 상기 회절 격자 어레이의 회절 격자는 세기, 주 각도 방향, 및 각도 스프레드를 갖는 방출광으로서 복수의 상기 안내된 광빔들의 안내된 광빔의 일부를 산란하도록 구성된, 상기 회절 격자 어레이를 포함하고,an array of diffraction gratings spaced apart from each other on a surface of the light guide, the diffraction gratings of the diffraction grating array scattering a portion of a guided lightbeam of a plurality of the guided lightbeams as emitted light having an intensity, a principal angular direction, and an angular spread. comprising the diffraction grating array configured to

상기 회절 격자 어레이의 회절 격자들에 의해 집합적으로 산란된 방출광은 상기 광 가이드 표면에 걸쳐 균일한 세기 및 각도 스프레드를 갖도록 구성된다.The emitted light collectively scattered by the diffraction gratings of the diffraction grating array is configured to have a uniform intensity and angular spread across the light guide surface.

본 발명은 지향성 백라이트, 백라이트 디스플레이 및 방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing a directional backlight, a backlight display, and a method.

본원에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면에 도시된 예와 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다.
도 1b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔의 각도 성분의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 2b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 경사진 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 3b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 3c는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트의 사시도를 도시한다.
도 4a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트의 일부의 평면도를 도시한다.
도 4b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트의 일부의 평면도를 도시한다.
도 5는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 한쌍의 회절 격자의 평면도를 도시한다.
도 6은 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 7a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 의사 반사 완화를 포함하는 지향성 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 7b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 의사 반사 완화를 포함하는 지향성 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 8은 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 백라이트 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 9는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트 동작의 방법의 흐름도를 도시한다.
어떤 예 및 실시예는 위에 언급된 도면에 도시된 특징에 추가되거나 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
Various features of examples and embodiments in accordance with the principles described herein may be more readily understood by reference to the following detailed description taken in connection with the examples shown in the accompanying drawings in which like reference numerals indicate like structural elements.
1A shows a perspective view of a multiview display in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein;
1B shows a graphical representation of the angular component of a light beam having a particular principal angular direction corresponding to the viewing direction of a multiview display in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
2A shows a cross-sectional view of a diffraction grating in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
2B shows a cross-sectional view of an example tilted diffraction grating, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
3A shows a top view of a directional backlight in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
3B shows a cross-sectional view of a portion of a directional backlight in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
3C shows a perspective view of a directional backlight in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
4A shows a top view of a portion of a directional backlight in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
4B shows a top view of a portion of a directional backlight in an example, in accordance with another embodiment consistent with the principles described herein.
5 shows a top view of a pair of diffraction gratings in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
6 shows a top view of a directional backlight in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
7A illustrates a top view of a directional backlight including pseudo-reflection mitigation in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
7B shows a top view of a directional backlight including pseudo-reflection mitigation in an example, in accordance with another embodiment consistent with the principles described herein.
8 shows a block diagram of a backlit display in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein.
9 shows a flow diagram of a method of directional backlight operation in an example, in accordance with embodiments consistent with the principles described herein.
Certain examples and embodiments may have other features in addition to or included in place of the features shown in the figures noted above. These and other features are described below with reference to the drawings above.

본원에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예는 이미지를 디스플레이하기 위해 지향성 백라이팅을 사용하는 백라이트 디스플레이 뿐만 아니라 지향성 백라이팅을 제공한다. 특히, 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예는 지향성 백라이트의 범위에 걸쳐 균일한 세기 및 각도 스프레드를 갖는 광을 방출하도록 구성된 지향성 백라이트를 제공한다. 또한, 일부 실시예에 따라, 제공된 지향성 백라이트는 비콜리메이트된 또는 실질적으로 비콜리메이트된 조명을 채용할 수 있다. 다양한 실시예에서, 지향성 백라이트는 회절 산란에 의해 방출광을 제공하기 위해 회절 산란을 채용한다. 회절 격자의 특징은 방출광의 주 각도 방향 뿐만 아니라 세기 및 각도 스프레드를 결정하도록 구성된다. 회절 격자 특징은 회절 격자에 의해 집합적으로 산란된 방출광의 균일한 세기 및 각도 스프레드를 제공하기 위해 회절 격자의 위치의 함수로서 변화된다. 방출광의 균일한 세기 및 각도 스프레드는 예를 들어 광범위한 뷰포인트에 대해 균일한 밝기를 갖는 백라이트 디스플레이를 제공할 수 있다.Examples and embodiments in accordance with the principles described herein provide directional backlighting as well as backlit displays that use directional backlighting to display images. In particular, embodiments consistent with the principles described herein provide a directional backlight configured to emit light with uniform intensity and angular spread over the range of the directional backlight. Further, in accordance with some embodiments, provided directional backlights may employ uncollimated or substantially uncollimated illumination. In various embodiments, the directional backlight employs diffractive scattering to provide emitted light by diffractive scattering. Characteristics of the diffraction grating are configured to determine the principal angular direction of the emitted light as well as the intensity and angular spread. The diffraction grating characteristics are varied as a function of the position of the diffraction grating to provide a uniform intensity and angular spread of emitted light collectively scattered by the diffraction grating. Uniform intensity and angular spread of the emitted light can provide, for example, a backlit display with uniform brightness over a wide range of viewpoints.

일부 실시예에서, 지향성 백라이트를 채용하는 백라이트 디스플레이는 2차원(2D) 디스플레이일 수 있고 디스플레이된 이미지는 2D 이미지이다. 다른 실시예에서, 백라이트 디스플레이는 멀티뷰 디스플레이일 수 있고 디스플레이된 이미지는 멀티뷰 이미지이다. 백라이트 디스플레이가 멀티뷰 디스플레이일 때, 방출광은 멀티뷰 이미지의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔을 포함할 수 있다.In some embodiments, a backlit display employing a directional backlight may be a two-dimensional (2D) display and the displayed image is a 2D image. In another embodiment, the backlight display may be a multi-view display and the displayed image is a multi-view image. When the backlight display is a multi-view display, the emitted light may include a plurality of directional light beams having different principal angular directions corresponding to respective different viewing directions of the multi-view image.

여기서, '2차원 디스플레이' 또는 '2D 디스플레이'는 이미지가 보여지는(즉, 기정의된 뷰 각도 또는 2D 디스플레이의 범위 내에서) 방향에 관계없이 실질적으로 동일한 이미지의 뷰를 제공하도록 구성된 디스플레이로서 정의된다. 스마트 폰 및 컴퓨터 모니터에서 볼 수 있는 종래의 액정 디스플레이(LCD)가 2D 디스플레이의 예이다. 본원에서 대조적으로, '멀티뷰 디스플레이'는 상이한 뷰 방향에서 또는 이로부터 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. 특히, 상이한 뷰는 멀티뷰 이미지의 장면 또는 객체의 상이한 사시적 뷰를 나타낼 수 있다. 본원에 기술된 지향성 백라이트 및 백라이트 디스플레이의 사용은 모바일 전화(예를 들어, 스마트 폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 모바일 컴퓨터(예를 들어, 랩톱 컴퓨터), 개인용 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 실질적으로 비-모바일 뿐만 아니라 다양한 다른 모바일 디스플레이 응용 및 디바이스를 포함하는데, 그러나 이에 제한되지 않는다.Herein, a 'two-dimensional display' or a '2D display' is defined as a display configured to provide substantially the same view of an image regardless of the direction in which the image is viewed (ie within a predefined viewing angle or range of a 2D display). do. Conventional liquid crystal displays (LCDs) found in smartphones and computer monitors are examples of 2D displays. In contrast herein, a 'multiview display' is defined as an electronic display or display system configured to provide different views of a multiview image in or from different viewing directions. In particular, different views may represent different perspective views of a scene or object in the multiview image. The use of the directional backlights and backlit displays described herein may include mobile phones (eg, smart phones), watches, tablet computers, mobile computers (eg, laptop computers), personal computers and computer monitors, automotive display consoles, cameras displays, and a variety of other mobile display applications and devices, as well as substantially non-mobile.

도 1a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 보여질 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위한 스크린(12)을 포함한다. 스크린(12)은, 예를 들어, 전화(예를 들어, 모바일 전화, 스마트 폰, 등), 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터의 컴퓨터 모니터, 카메라 디스플레이, 또는 실질적으로 임의의 다른 디바이스의 전자 디스플레이의 디스플레이 스크린일 수 있다.1A shows a perspective view of a multiview display 10 in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein. As shown in FIG. 1A , the multi-view display 10 includes a screen 12 for displaying a multi-view image to be viewed. Screen 12 may be, for example, a phone (eg, mobile phone, smart phone, etc.), tablet computer, laptop computer, computer monitor of a desktop computer, camera display, or electronic display of substantially any other device. may be a display screen of

멀티뷰 디스플레이(10)는 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향(16)으로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰(14)를 제공한다. 뷰 방향(16)은 다양한 상이한 주 각도 방향으로 스크린(12)으로부터 연장하는 화살표로서 도시되었는데; 상이한 뷰(14)는 화살표의 말미에 음영 다각형 박스로서 도시되었고(즉, 뷰 방향(16)을 묘사하는); 모두가 제한이 아닌 예로서, 4개의 뷰(14)와 4개의 뷰 방향(16)만이 도시되었다. 상이한 뷰(14)가 스크린 위에 있는 것으로서 도 1a에 도시되어 있지만, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이될 때 뷰(14)는 실제로 스크린(12) 상에 또는 그 근처에 나타나는 것에 유의한다. 스크린(12) 상에 뷰(14)를 도시한 것은 단지 설명의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응하는 뷰 방향(16) 각각으로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내려 한 것이다. 2D 디스플레이는 2D 디스플레이가 일반적으로 멀티뷰 디스플레이(10)에 의해 제공되는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰(14)와는 반대로 디스플레이되는 이미지의 단일 뷰(예를 들어, 뷰(14)와 유사한 하나의 뷰)를 제공하도록 구성되는 것을 제외하고, 멀티뷰 디스플레이(10)와 실질적으로 유사할 수 있다. The multi-view display 10 provides different views 14 of the multi-view image in different viewing directions 16 with respect to the screen 12 . The viewing direction 16 is shown as arrows extending from the screen 12 in a variety of different major angular directions; The different views 14 are shown as shaded polygonal boxes at the end of the arrows (ie depicting the view direction 16 ); By way of example and not limitation in all, only four views 14 and four view directions 16 are shown. Although different views 14 are shown in FIG. 1A as being on the screen, when the multi-view image is displayed on the multi-view display 10 , the view 14 is not what it actually appears on or near the screen 12 . Take note. The depiction of views 14 on screen 12 is merely for simplicity of explanation and is intended to represent viewing the multiview display 10 from each of the viewing directions 16 corresponding to a particular view 14 . . A 2D display is a single view of the displayed image (eg, one view similar to view 14 ) as opposed to a different view 14 of the multiview image where the 2D display is typically provided by the multiview display 10 . may be substantially similar to the multi-view display 10, except that it is configured to provide

뷰 방향 또는 등가적으로 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 방향을 갖는 광빔은 일반적으로 본원의 정의에 의해 각도 성분 {θ, φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다. 각도 성분(θ)은 본원에서 광빔의 '고도 성분' 또는 '앙각'이라고 지칭된다. 각도 성분(φ)은 광빔의 '어지무스 성분' 또는 '어지무스 각'이라 지칭된다. 정의에 의해, 앙각(θ)은 수직면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린 평면에 수직한)에서의 각도이고, 어지무스 각(φ)은 수평면에서의 각이다(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린의 평면에 평행한).A light beam having a direction of view or equivalently corresponding to the view direction of a multiview display generally has a principal angular direction given by the angular component {θ, φ} by definition herein. The angular component θ is referred to herein as the 'elevation component' or 'elevation angle' of the light beam. The angular component φ is referred to as the 'Azimus component' or 'Azimuth angle' of the light beam. By definition, the elevation angle θ is the angle in a vertical plane (eg perpendicular to the screen plane of a multiview display), and the azimuth angle φ is the angle in the horizontal plane (eg, a multiview display). parallel to the plane of the screen).

도 1b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1a에서 뷰 방향(18))에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔(20)의 각도 성분 {θ, φ}의 그래픽 표현이다. 또한, 광빔(20)은 본원에서 정의에 의해 특정 점으로부터 방출되거나 나온다. 즉, 정의에 의해, 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 원점과 연관된 중심 광선을 갖는다. 도 1b는 또한 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.1B illustrates a light beam 20 having a particular principal angular direction corresponding to the view direction of the multiview display (eg, view direction 18 in FIG. 1A ) in the example, in accordance with embodiments consistent with the principles described herein. ) is a graphical representation of the angular component {θ, φ}. Also, the light beam 20 is emitted or emanated from a particular point by definition herein. That is, by definition, light beam 20 has a central ray associated with a particular origin within the multiview display. Figure 1b also shows the origin O of the light beam (or direction of view).

또한, 본원에서, '멀티뷰 이미지' 및 '멀티뷰 디스플레이'라는 용어에서 사용되는 '멀티뷰'라는 용어는 상이한 퍼스펙티브를 나타내는 또는 복수의 뷰의 뷰들 사이의 각도 디스패리티를 포함하는 복수의 뷰로서 정의된다. 또한, 본원에 정의에 의해, 본원에서 '멀티뷰'라는 용어는 명시적으로 2개 이상의 상이한 뷰(즉, 최소 3개의 뷰 및 일반적으로 3개 이상의 뷰)를 포함한다. 따라서, 본원에서 채용되는 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내기 위해 2개의 상이한 뷰만을 포함하는 스테레오스코픽 디스플레이와는 명백하게 구별된다. 그러나, 멀티뷰 이미지 및 멀티뷰 디스플레이는 2개 이상의 뷰를 포함하지만, 본원에 정의에 의해, 멀티뷰 이미지는 동시에 보기 위해 멀티뷰 뷰중 2개만을 선택함으로써(즉, 눈마다 하나의 뷰) 스테레오스코픽 이미지 쌍으로서 보여질 수 있는 것에(즉, 멀티뷰 디스플레이 상에) 유의한다.Also, herein, the term 'multiview' used in the terms 'multiview image' and 'multiview display' refers to a plurality of views representing different perspectives or including angular disparity between the views of the plurality of views. Defined. Also, by definition herein, the term 'multiview' herein explicitly includes two or more different views (ie at least three views and generally three or more views). Thus, a 'multiview display' as employed herein is clearly distinct from a stereoscopic display which includes only two different views to represent a scene or image. However, while multiview images and multiview displays contain two or more views, by definition herein, a multiview image is stereoscopic by selecting only two of the multiview views for simultaneous viewing (ie, one view per eye). Note that it can be viewed as an image pair (ie on a multiview display).

'멀티뷰 픽셀'은 멀티뷰 디스플레이의 복수의 상이한 뷰들의 각 뷰 내 '뷰'를 나타내는 픽셀 세트로서 본원에서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각에서 뷰 픽셀에 대응하거나 이를 나타내는 개개의 픽셀을 가질 수 있다. 또한, 멀티뷰 픽셀의 픽셀은 본원에 정의에 의해, 각 픽셀이 상이한 뷰 중 대응하는 것의 소정의 뷰 방향과 관련된 점에서 소위 '지향성 픽셀'이다. 또한, 다양한 예 및 실시예에 따라, 멀티뷰 픽셀의 픽셀로 나타내어지는 상이한 뷰 픽셀은 상이한 뷰들 각각에서 등가의 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치 또는 좌표를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 각각에서 {x1, y1}에 위치된 뷰 픽셀에 대응하는 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있는 반면, 제2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰 각각에서 {x2, y2}에 위치된 뷰 픽셀에 대응하는 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있다, 등등.A 'multiview pixel' is defined herein as a set of pixels representing a 'view' within each view of a plurality of different views of a multiview display. In particular, a multi-view pixel may have an individual pixel that corresponds to or represents a view pixel in each of the different views of the multi-view image. Also, a pixel of a multiview pixel is, by definition herein, a so-called 'directional pixel' in that each pixel is associated with a given direction of view of the corresponding one of the different views. Further, according to various examples and embodiments, different view pixels represented by pixels of a multi-view pixel may have equivalent or at least substantially similar positions or coordinates in each of the different views. For example, a first multiview pixel may have a respective view pixel corresponding to a view pixel located at {x 1 , y 1 } in each of the different views of the multiview image, while the second multiview pixel may have a different view In each one can have a respective view pixel corresponding to the view pixel located at {x 2 , y 2 }, and so on.

일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀 수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰의 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀은 8개의 상이한 뷰를 갖는 멀티뷰 디스플레이와 연관하여 8개의 뷰 픽셀을 제공할 수 있다. 대안적으로, 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰를 갖는 멀티뷰 디스플레이와 관련된 64개의 뷰 픽셀을 제공할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 8 x 4 뷰 어레이(즉, 32 뷰)를 제공할 수 있고, 멀티뷰 픽셀은 32 뷰 픽셀(즉, 각각의 뷰에 대해 하나)을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀 수는 멀티뷰 디스플레이의 선택된 뷰로 구성되는 픽셀 수와 실질적으로 동일할 수 있다.In some embodiments, the number of view pixels of a multiview pixel may be equal to the number of views of a multiview display. For example, a multiview pixel may provide 8 view pixels in association with a multiview display having 8 different views. Alternatively, a multiview pixel may provide 64 view pixels associated with a multiview display having 64 different views. In another example, a multiview display may provide an 8×4 view array (ie, 32 views), and the multiview pixels may include 32 view pixels (ie, one for each view). Further, in accordance with some embodiments, the number of multi-view pixels of the multi-view display may be substantially equal to the number of pixels that constitute a selected view of the multi-view display.

본원에서, '광 가이드'는 전반사를 이용하여 구조 내에서 광을 안내하는 구조로서 정의된다. 특히, 광 가이드는 광 가이드의 동작 파장에 실질적으로 투명한 코어를 포함할 수 있다. 여러 예에서, 용어 '광 가이드'는 일반적으로 광 가이드의 유전체 재료와 이 광 가이드를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 계면에서 광을 안내하기 위해 전반사를 채용하는 유전체 광학 웨이브가이드를 지칭한다. 정의에 의해, 전반사에 대한 조건은 광 가이드의 굴절률이 광 가이드 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 크다는 것이다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 추가적으로 또는 대신에 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 예를 들어 반사 코팅일 수 있다. 광 가이드는 플레이트 또는 슬랩 가이드 및 스트립 가이드 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 몇몇의 광 가이드 중 임의의 것일 수 있다.As used herein, a 'light guide' is defined as a structure that uses total reflection to guide light within the structure. In particular, the light guide may comprise a core substantially transparent to the operating wavelength of the light guide. In various instances, the term 'light guide' generally refers to a dielectric optical waveguide that employs total reflection to guide light at the interface between the dielectric material of the light guide and the material or medium surrounding the light guide. By definition, the condition for total reflection is that the refractive index of the light guide is greater than the refractive index of the surrounding medium adjacent to the surface of the light guide material. In some embodiments, the light guide may include a coating in addition to or instead of the refractive index difference described above to further facilitate total reflection. The coating may be, for example, a reflective coating. The light guide may be any of several light guides including, but not limited to, one or both of a plate or slab guide and a strip guide.

또한 본원에서, '플레이트 광 가이드'에서와 같이 광 가이드에 적용될 때 '플레이트'라는 용어는 종종 '슬랩' 가이드라고 불리는 조각식 또는 차등적인 평면층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 플레이트 광 가이드는 광 가이드의 상면 및 하면(즉, 서로 대향하는 표면들)에 의해 경계된 2개의 실질적으로 직교하는 방향으로 광을 안내하도록 구성된 광 가이드로서 정의된다. 또한, 본원의 정의에 의해, 상면 및 하면은 모두 서로 분리되어 있고, 적어도 차등 감각으로 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 플레이트 광 가이드의 임의의 차등적으로 작은 섹션 내에서, 상면 및 하면은 실질적으로 평행 또는 공면이다.Also herein, the term 'plate' when applied to a light guide as in 'plate light guide' is defined as a sculpted or differential planar layer or sheet, often referred to as a 'slab' guide. In particular, a plate light guide is defined as a light guide configured to guide light in two substantially orthogonal directions bounded by a top and bottom surface (ie opposing surfaces) of the light guide. Also, by definition herein, the upper and lower surfaces are both separate from each other and may be substantially parallel to each other, at least in a differential sense. That is, within any differentially small section of the plate light guide, the top and bottom surfaces are substantially parallel or coplanar.

일부 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한된다), 따라서 플레이트 광 가이드는 평면 광 가이드이다. 다른 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 1차원 또는 직교하는 2차원에서 만곡될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 광 가이드는 단일 차원에서 만곡되어 원통 형상 플레이트 광 가이드를 형성할 수 있다. 그러나, 임의의 곡률은 전반사가 광을 안내하기 위해 플레이트 광 가이드 내에 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.In some embodiments, the plate light guide may be substantially flat (ie, confined to a plane), and thus the plate light guide is a planar light guide. In other embodiments, the plate light guide may be curved in one dimension or orthogonal two dimensions. For example, a plate light guide may be curved in a single dimension to form a cylindrically shaped plate light guide. However, any curvature has a radius of curvature large enough to ensure that the total reflection remains within the plate light guide to guide the light.

본원에서, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 피처(즉, 회절 피처)로서 일반적으로 정의된다. 일부 예에서, 복수의 피처는 피처 쌍들 사이에 하나 이상의 격자 간격을 갖는 주기적 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 1차원(ID) 어레이로 배열된 복수의 피처(예를 들어, 재료 표면 내 복수의 홈 또는 리지)을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 피처의 2차원(2D) 어레이일 수 있다. 회절 격자는 예를 들어, 재료 표면 상의 범프 또는 표면 내 홀의 2D 어레이일 수 있다. 다양한 실시예 및 예에 따라, 회절 격자는 회절 격자에 의해 회절될 광의 파장보다 작은 인접한 회절 피처 사이의 격자 간격 또는 거리를 갖는 서브-파장 격자일 수 있다.As used herein, a 'diffraction grating' is generally defined as a plurality of features (ie, diffractive features) arranged to provide diffraction of light incident on the diffraction grating. In some examples, the plurality of features may be arranged in a periodic or quasi-periodic manner with one or more lattice spacing between the feature pairs. For example, a diffraction grating may include a plurality of features (eg, a plurality of grooves or ridges in a material surface) arranged in a one-dimensional (ID) array. In another example, the diffraction grating may be a two-dimensional (2D) array of features. The diffraction grating may be, for example, a 2D array of bumps on the material surface or holes in the surface. According to various embodiments and examples, the diffraction grating may be a sub-wavelength grating having a grating spacing or distance between adjacent diffractive features that is less than the wavelength of light to be diffracted by the diffraction grating.

이와 같이, 본원에 정의에 의해, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조이다. 광이 광 가이드로부터 회절 격자에 입사한다면, 제공된 회절 또는 회절 산란은 회절 격자가 회절에 의해 광 가이드로부터 광을 커플링-아웃할 수 있는 점에서 '회절 결합'을 초래할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 회절 격자는 회절(즉, 회절 각)에 의해 광의 각도를 재지향시키거나 변화시킨다. 특히, 회절 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 다른 전파 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전파 방향의 변화를 본원에서 '회절 재지향'이라 한다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자에 입사하는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 피처를 포함하는 구조인 것으로 이해될 수 있으며, 광이 광 가이드로부터 입사한다면, 회절 격자는 또한 광 가이드로부터의 광을 회절적으로 커플링-아웃할 수 있다.As such, by definition herein, a 'diffraction grating' is a structure that provides diffraction of light incident on the diffraction grating. If light is incident on the diffraction grating from the light guide, the diffraction or diffraction scattering provided may result in 'diffraction coupling' in that the diffraction grating may couple-out the light from the light guide by diffraction, and thus as such may be referred to. The diffraction grating also redirects or changes the angle of light by diffraction (ie, diffraction angle). In particular, as a result of diffraction, light leaving the diffraction grating generally has a propagation direction different from that of light incident on the diffraction grating (ie, incident light). A change in the propagation direction of light due to diffraction is referred to herein as 'diffraction redirection'. Thus, a diffraction grating can be understood to be a structure comprising diffractive features that diffractively redirect light incident on the diffraction grating, and if the light is incident from the light guide, the diffraction grating also diffractively redirects light from the light guide. can be coupled-out.

또한, 본원의 정의에 의해, 회절 격자의 피처는 '회절 피처'라 지칭되며, 재표 표면(즉, 2개의 재료 사이의 경계)에, 내, 위에 중 하나 이상일 수 있다. 표면은 예를 들면, 광 가이드의 표면일 수 있다. 회절 피처는 표면에, 내 및 위에 홈, 리지, 홀 및 범프 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면에 복수의 실질적으로 평행한 홈을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 리지를 포함할 수 있다. 회절 피처(예를 들면, 홈, 리지, 홀, 범프, 등)는 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들면 바이너리 회절 격자), 삼각형 프로파일, 및 톱니 프로파일(예를 들면 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 회절을 제공하는 임의의 다양한 단면 형상 또는 프로파일을 가질 수 있다.Also, by the definition herein, a feature of a diffraction grating is referred to as a 'diffractive feature', and may be one or more of, in, or on the surface surface (ie, the boundary between two materials). The surface may be, for example, the surface of the light guide. The diffractive features may include any of a variety of structures that diffract light, including, but not limited to, one or more of grooves, ridges, holes, and bumps in, in and on the surface. For example, the diffraction grating may include a plurality of substantially parallel grooves in the material surface. In another example, the diffraction grating may include a plurality of parallel ridges rising from the material surface. The diffractive features (eg, grooves, ridges, holes, bumps, etc.) include one or more of a sinusoidal profile, a rectangular profile (eg binary diffraction grating), a triangular profile, and a sawtooth profile (eg blaze grating). may have any of a variety of cross-sectional shapes or profiles that provide diffraction, including, but not limited to, diffraction.

아래에 더 설명되는 바와 같이, 본원에서 회절 격자는 피처 간격 또는 피치, 방위 및 크기(예를 들어, 회절 격자의 폭 또는 길이) 중 하나 이상을 포함하는 격자 특징을 가질 수 있다. 또한, 격자 특징은 회절 격자에 광빔의 입사각, 광원으로부터 회절 격자의 거리 또는 둘 모두의 함수가 되게 선택되거나 고를 수 있다. 특히, 일부 실시예에 따라, 회절 격자의 격자 특징은 광원의 상대적 위치 및 회절 격자의 위치에 의존하도록 선택될 수 있다.As described further below, a diffraction grating herein may have grating characteristics including one or more of feature spacing or pitch, orientation, and size (eg, the width or length of the diffraction grating). Further, the grating characteristics may be chosen or chosen to be a function of the angle of incidence of the light beam on the diffraction grating, the distance of the grating from the light source, or both. In particular, in accordance with some embodiments, the grating characteristics of the diffraction grating may be selected to depend on the relative position of the light source and the position of the diffraction grating.

본원에 설명된 다양한 예에 따라, 회절 격자(예를 들어, 후술하는 바와 같이, 멀티뷰 픽셀의 회절 격자)는 광빔으로서 광 가이드(예를 들어, 플레이트 광 가이드)로부터 광을 회절적으로 산란시키거나 커플링-아웃하기 위해 채용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 혹은 이에 의해 제공되는 회절 각(θm)은 식(l)에 의해 주어질 수 있다.According to various examples described herein, a diffraction grating (eg, a diffraction grating of a multiview pixel, as described below) diffractively scatters light from a light guide (eg, a plate light guide) as a light beam. or to couple-out. In particular, the diffraction angle θ m provided by or of a locally periodic diffraction grating can be given by equation (1).

Figure 112019089359110-pct00001
(1)
Figure 112019089359110-pct00001
(One)

λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 광 가이드의 굴절률, d는 회절 격자의 피처들 사이의 거리 또는 간격, θi는 회절 격자에 광의 입사각이다. 간략화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 광 가이드의 표면에 인접하고 광 가이드 밖의 재료의 굴절률이 1(즉, nout=1)인 것으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수 m은 정수로 주어진다. 회절 격자에 의해 생성된 광빔의 회절 각(θm)은 회절 차수가 양(예를 들어, m>0)인 식(1)에 의해 주어질 수 있다. 예를 들어, 회절 차수 m이 1(즉, m=1)일 때 1차 회절이 제공된다.λ is the wavelength of the light, m is the diffraction order, n is the refractive index of the light guide, d is the distance or spacing between the features of the diffraction grating, and θ i is the angle of incidence of the light on the diffraction grating. For simplicity, equation (1) assumes that the diffraction grating is adjacent to the surface of the light guide and that the refractive index of the material outside the light guide is 1 (ie, n out =1). In general, the diffraction order m is given as an integer. The diffraction angle θ m of the light beam generated by the diffraction grating can be given by equation (1) where the diffraction order is positive (eg, m>0). For example, a first order diffraction is provided when the diffraction order m is 1 (ie, m=1).

도 2a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 광 가이드(40)의 표면 상에 위치될 수 있다. 또한, 도 2a는 입사각(θi)로 회절 격자(30)에 입사하는 광빔(50)을 도시한다. 입사 광빔(50)은 광 가이드(40) 내에서 안내된 광빔(즉, 안내된 광빔)일 수 있다. 또한 도 2a에는 입사 광빔(50)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성 및 커플링-아웃된 지향성 광빔(60)이 도시되었다. 지향성 광빔(60)은 식(1)에 의해 주어진 바와 같이 회절 각(θm)(또는 본원에서 '주 각도 방향')을 갖는다. 회절 각(θm)은 예를 들어 회절 격자(30)의 회절 차수 'm', 예를 들어 회절 차수 m=1(즉, 제1 회절 차수)에 대응할 수 있다.2A shows a cross-sectional view of a diffraction grating 30 in an example, according to an embodiment consistent with the principles described herein. For example, the diffraction grating 30 may be positioned on the surface of the light guide 40 . 2a also shows a light beam 50 incident on the diffraction grating 30 at an angle of incidence θ i . The incident light beam 50 may be a light beam guided within the light guide 40 (ie, a guided light beam). Also shown in FIG. 2A is a directional light beam 60 that is diffractively generated and coupled-out by the diffraction grating 30 as a result of diffraction of the incident light beam 50 . The directional lightbeam 60 has a diffraction angle θ m (or 'principal angular direction' herein) as given by equation (1). The diffraction angle θ m may correspond to, for example, a diffraction order 'm' of the diffraction grating 30 , eg, a diffraction order m=1 (ie, the first diffraction order).

본원에서 정의에 의해, '경사진' 회절 격자는 회절 격자의 표면의 표면 법선에 대해 경사 각을 갖는 회절 피처를 갖는 회절 격자이다. 다양한 실시예에 따라, 경사진 회절 격자는 입사광의 회절에 의해 일방성 산란을 제공할 수 있다.By definition herein, a 'slanted' diffraction grating is a diffraction grating having diffraction features that have an inclination angle with respect to the surface normal of the surface of the diffraction grating. According to various embodiments, a tilted diffraction grating may provide unidirectional scattering by diffraction of incident light.

도 2b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 경사진 회절 격자(80)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 경사진 회절 격자(80)는 도 2a에 도시된 회절 격자(30)와 유사하게, 광 가이드(40)의 표면에 위치된 바이너리 회절 격자이다. 그러나, 도 2b에 도시된 경사진 회절 격자(80)는 도시된 바와 같이 격자 높이, 깊이 또는 두께(t)와 함께 표면 법선(점선으로 도시 됨)에 대하여 경사 각(γ)을 갖는 회절 피처(82)를 포함한다. 경사진 회절 격자(80)에 의한 입사 광빔(50)의 일방성 회절 산란을 나타내는 입사 광빔(50) 및 지향성 광빔(60)이 또한 도시되었다. 경사진 회절 격자(80)에 의한 2차 방향으로의 광의 회절 산란은, 다양한 예에 따라, 일방성 회절 산란에 의해 억제되는 것에 유의한다. 도 2b에서, '가위표' 점선 화살표(90)는 경사진 회절 격자(80)에 의해 2차 방향으로의 억제된 회절 산란을 나타낸다.2B shows a cross-sectional view of an example inclined diffraction grating 80 , in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein. As shown, the tilted diffraction grating 80 is a binary diffraction grating positioned on the surface of the light guide 40, similar to the diffraction grating 30 shown in FIG. 2A . However, the inclined diffraction grating 80 shown in Figure 2b is a diffractive feature having an inclination angle γ with respect to the surface normal (shown by the dashed line) with the grating height, depth or thickness t as shown. 82). Also shown is an incident light beam 50 and a directional light beam 60 showing unidirectional diffractive scattering of the incident light beam 50 by a tilted diffraction grating 80 . Note that diffraction scattering of light in the secondary direction by the inclined diffraction grating 80 is suppressed by unidirectional diffraction scattering according to various examples. In FIG. 2B , the 'scissors' dashed arrow 90 indicates the suppressed diffraction scattering in the secondary direction by the inclined diffraction grating 80 .

다양한 실시예에 따라, 회절 피처(82)의 경사 각(γ)은 2차 방향으로의 회절 산란이 억제되는 정도를 포함하는 경사진 회절 격자(80)의 일방성 회절 특징을 제어하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 경사 각(γ)은 약 20°내지 약 60°또는 약 30°내지 약 50° 또는 약 40°내지 약 55°사이에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 경사진 회절 격자(80)에 의해 제공된 일방성 방향과 비교할 때, 약 30°- 50°범위의 경사 각(γ)은 2차 방향으로의 회절 산란의 약 40배(40x)보다 나은 억제를 제공할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 회절 피처(82)의 두께(t)는 약 100 나노미터(100nm) 내지 약 400 나노미터(400nm) 사이일 수 있다. 예를 들어, 두께(t)는 약 300nm 내지 약 500 나노미터(500nm) 범위의 격자 주기성(p)에 대해 약 150 나노미터(150nm) 내지 약 300 나노미터(300nm) 사이일 수 있다.According to various embodiments, the tilt angle γ of the diffractive features 82 can be selected to control the unidirectional diffractive characteristics of the tilted diffraction grating 80 , including the degree to which diffractive scattering in the secondary direction is suppressed. have. For example, the angle of inclination γ may be selected between about 20° and about 60° or between about 30° and about 50° or between about 40° and about 55°. For example, when compared to the unidirectional direction provided by the tilted diffraction grating 80 , the tilt angle γ in the range of about 30°-50° is greater than about 40 times (40x) the diffraction scattering in the secondary direction. It can provide better suppression. The thickness t of the diffractive features 82 may be between about 100 nanometers (100 nm) and about 400 nanometers (400 nm), according to some embodiments. For example, the thickness t may be between about 150 nanometers (150 nm) and about 300 nanometers (300 nm) for a lattice periodicity p in the range of about 300 nm to about 500 nanometers (500 nm).

본원에서 정의에 의해, '멀티빔 요소'는 복수의 광빔을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조 또는 요소이다. '확산' 멀티빔 요소는, 정의에 의해, 회절 커플링에 의해 또는 회절 커플링을 사용하여 복수의 광빔을 생성하는 멀티빔 요소이다. 특히, 일부 실시예에서, 회절 멀티빔 요소는 광 가이드에 안내된 광의 일부를 회절적으로 커플링 아웃함으로써 복수의 광빔을 제공하기 위해 백라이트의 광 가이드에 광학적으로 결합될 수 있다. 또한, 본원에서 정의에 의해, 회절 멀티빔 요소는 멀티빔 요소의 경계 또는 범위 내에 복수의 회절 격자를 포함한다. 멀티빔 요소에 의해 생성된 복수의 광빔(또는 '복수 광빔')의 광빔은, 본원에서 정의에 의해, 서로 다른 주 각도 방향을 갖는다. 특히, 정의에 의해, 복수 광빔의 한 광빔은 복수 광빔의 또 다른 한 광빔과는 다른 소정의 주 각도 방향을 갖는다. 다양한 실시예에 따라, 회절 멀티빔 요소의 회절 격자에서 회절 피처의 간격 또는 격자 피치는 서브-파장(즉, 안내된 광의 파장 미만)일 수 있다.By definition herein, a 'multibeam element' is a structure or element of a backlight or display that produces light comprising a plurality of light beams. A 'diffuse' multibeam element is, by definition, a multibeam element that generates a plurality of light beams by or using diffractive coupling. In particular, in some embodiments, the diffractive multibeam element may be optically coupled to the light guide of the backlight to provide a plurality of light beams by diffractively coupling out a portion of the light guided to the light guide. Further, by definition herein, a diffractive multibeam element comprises a plurality of diffraction gratings within a boundary or range of the multibeam element. The light beams of a plurality of light beams (or 'plural light beams') generated by the multibeam element, by definition herein, have different principal angular directions. In particular, by definition, one light beam of the plurality of light beams has a predetermined principal angular direction different from another light beam of the plurality of light beams. According to various embodiments, the spacing or grating pitch of the diffractive features in the diffraction grating of the diffractive multibeam element may be sub-wavelength (ie, less than the wavelength of the guided light).

다양한 실시예에 따라, 복수 광빔은 광 필드를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수 광빔은 공간의 실질적으로 원뿔형 영역으로 국한될 수 있거나 복수 광빔의 광빔들의 상이한 주 각도 방향을 포함하는 소정의 각도 스프레드를 가질 수 있다. 따라서, 조합하여 광빔(즉, 복수 광빔)의 소정의 각도 스프레드는 광 필드를 나타낼 수 있다.According to various embodiments, the plurality of light beams may represent a light field. For example, the plurality of light beams may be confined to a substantially conical region of space or may have an angular spread comprising different principal angular directions of the light beams of the plurality of light beams. Thus, a given angular spread of light beams (ie multiple light beams) in combination can represent a light field.

본원에서, '콜리메이트된 광' 또는 '콜리메이트된 광빔'은 일반적으로 광빔의 광선이 광빔 내 실질적으로 서로 평행한 광빔(예를 들어, 광 가이드에서의 안내된 광)으로 정의된다. 또한, 콜리메이트된 광빔으로부터 발산되거나 산란된 광선은, 본원에서 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 또한, 본원에서 '콜리메이터'는 광을 콜리메이트하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 디바이스 또는 장치로서 정의된다.As used herein, 'collimated light' or 'collimated lightbeam' is generally defined as a light beam in which the rays of the light beam are substantially parallel to each other in the light beam (eg, guided light in a light guide). Also, light rays that are emitted or scattered from the collimated lightbeam are not, by definition herein, considered to be part of the collimated lightbeam. Also, a 'collimator' is defined herein as substantially any optical device or apparatus configured to collimate light.

본원에서, '콜리메이트 팩터'는 광이 콜리메이트되는 정도로서 정의된다. 특히, 콜리메이트 팩터는, 본원에 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔 내에서 광선의 각도 스프레드를 정의한다. 예를 들어, 콜리메이트 팩터(σ)는 콜리메이트된 광빔의 대부분의 광선이 특정한 각도 스프레드(예를 들어, 콜리메이트된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대해 +/- σ) 내에 있음을 명시할 수 있다. 콜리메이트된 광빔의 광선은 각도 면에서 가우시안 분포를 가질 수 있고, 각도 스프레드는 일부 예에 따라, 콜리메이트된 광빔의 피크 세기의 1/2로 결정되는 각도일 수 있다.As used herein, the 'collimation factor' is defined as the degree to which light is collimated. In particular, the collimation factor, by definition herein, defines the angular spread of a ray within a collimated lightbeam. For example, the collimation factor (σ) may specify that most rays of a collimated lightbeam are within a certain angular spread (e.g., +/- σ relative to the center or principal angular direction of the collimated lightbeam). can The ray of the collimated lightbeam may have a Gaussian distribution in terms of angle, and the angular spread may be an angle determined to be 1/2 the peak intensity of the collimated lightbeam, according to some examples.

본원에서, '광원'은 광 소스(예를 들어, 광을 생성 및 방출하도록 구성된 광학 이미터)로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화 또는 턴 온될 때 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)와 같은 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 본원에서 광원은 실질적으로 임의의 광원일 수 있거나, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED), 폴리머 발광 다이오드, 플라즈마 기반의 광학 이미터, 형광 램프, 백열 램프, 사실상 임의의 다른 광원 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 색을 가질 수 있고(즉, 특정 파장의 광을 포함할 수 있다) 혹은 일 범위의 파장(예를 들면, 백색광)일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 복수의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 적어도 하나의 광학 이미터가 적어도 하나의 다른 광학 이미터 세트 또는 그룹에 의해 생성된 광의 색 또는 파장과는 다른 색 또는 등가적으로 파장을 갖는 광을 생성하는 광학 이미터 세트 또는 그룹을 포함할 수 있다. 상이한 색은 예를 들어 원색(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)를 포함할 수 있다.As used herein, a 'light source' is defined as a light source (eg, an optical emitter configured to generate and emit light). For example, the light source may include an optical emitter, such as a light emitting diode (LED), that emits light when activated or turned on. In particular, the light source herein may be substantially any light source, or may be a light emitting diode (LED), a laser, an organic light emitting diode (OLED), a polymer light emitting diode, a plasma-based optical emitter, a fluorescent lamp, an incandescent lamp, virtually any It may include virtually any optical emitter including, but not limited to, one or more of other light sources. The light generated by the light source may have a color (ie, may include light of a specific wavelength) or may be a range of wavelengths (eg, white light). In some embodiments, the light source may include a plurality of optical emitters. For example, the light source may be a set of optical emitters in which at least one optical emitter produces light having a color or equivalent wavelength different from or wavelength of light generated by the at least one other set or group of optical emitters. or groups. The different colors may include, for example, primary colors (eg, red, green, blue).

본원에서, '일방성 회절 산란' 및 '일방성 방향'에서와 같이 '일방성'이라는 용어는 제2 측에 대응하는 또 다른 방향과는 반대로 제1 측에 대응하는 '한쪽으로' 또는 '우선적으로 일방향으로'를 의미하는 것으로서 정의된다. 특히, '일방성 회절 산란'은 제1 측에 대향하는 제2 측이 아닌 제1 측으로부터 광을 제공하거나 방출하는 회절 산란으로서 정의된다. 예를 들어, 회절 격자에 의한 일방성 회절 산란은 대응하는 제2(예를 들어, 음의) 반-공간으로가 아니라 제1(예를 들어, 양의) 반-공간으로 광을 방출할 수 있다. 제1 반-공간은 회절 격자 또는 회절 격자가 위치된 광 가이드 위일 수 있고 제2 반-공간은 회절 격자 아래일 수 있다. 이에 따라, 일방성 회절 산란은, 예를 들어, 회절 격자 위인 영역 내로 또는 방향 쪽으로 광을 방출할 수 있고, 회절 격자 아래인 또 다른 영역 내로 또는 또 다른 방향 쪽으로는 광을 거의 또는 전혀 방출하지 않을 수 있다. 경사진 회절 격자는 본원에 기술된 다양한 실시예에 따라, 일방성 회절 산란을 제공할 수 있다.As used herein, the term 'unidirectional' as in 'unidirectional diffraction scattering' and 'unidirectional direction' refers to 'on one side' or 'preferentially' corresponding to a first side as opposed to another direction corresponding to a second side. It is defined as meaning 'to one-way'. In particular, 'unidirectional diffractive scattering' is defined as diffractive scattering that provides or emits light from a first side rather than a second side opposite the first side. For example, unidirectional diffractive scattering by a diffraction grating may emit light into a first (eg, positive) half-space rather than into a corresponding second (eg, negative) half-space. have. The first semi-volume may be above the diffraction grating or light guide in which the diffraction grating is located and the second semi-volume may be below the diffraction grating. Thus, one-way diffractive scattering may, for example, emit light into or towards a direction above the diffraction grating, and emit little or no light into or towards another area below the diffraction grating, for example. can A tilted diffraction grating may provide unidirectional diffractive scattering, in accordance with various embodiments described herein.

본원에서, '각도-보존 산란 피처' 또는 등가적으로 '각도-보존 스캐터러'는 피처 또는 스캐터러에 입사하는 광의 각도 스프레드를 산란된 광에서 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란하도록 구성된 임의의 피처 또는 스캐터러이다. 특히, 정의에 의해, 각도-보존 산란 피처에 의해 산란된 광의 각도 스프레드(σS)는 입사광의 각도 스프레드(σ)의 함수이다(즉, σS = f(σ)). 일부 실시예에서, 산란광의 각도 스프레드(σS)은 입사광의 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터(σ)의 선형 함수이다(예를 들어, σS= ασ이고 α는 정수). 즉, 각도-보존 산란 피처에 의해 산란된 광의 각도 스프레드(σS)는 입사광의 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터(σ)에 실질적으로 비례할 수 있다. 예를 들어, 산란광의 각도 스프레드(σS)은 입사광 각도 스프레드(σ)와 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, σS

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σ). 회절 격자는 각도-보존 산란 피처의 예이다. 대조적으로, 일반적인 디퓨저(예를 들어, 램버시안 산란을 갖는 또는 이에 근사한) 뿐만 아니라 램버시안 스캐터러 또는 램버시안 반사기는 본원에서 정의에 의해 각도-보존 스캐터러가 아니다.As used herein, an 'angle-preserving scattering feature' or equivalently an 'angle-preserving scatterer' refers to any element configured to scatter light in a manner that substantially preserves the angular spread of light incident on the feature or scatterer in the scattered light. It is a feature or scatterer. In particular, by definition, the angular spread (σ S ) of light scattered by an angle-preserving scattering feature is a function of the angular spread (σ) of incident light (ie, σ S = f(σ)). In some embodiments, the angular spread of the scattered light (σ S ) is a linear function of the angular spread or collimation factor (σ) of the incident light (eg, σ S = ασ and α is an integer). That is, the angular spread (σ S ) of light scattered by an angle-preserving scattering feature may be substantially proportional to the angular spread or collimation factor (σ) of incident light. For example, the angular spread of scattered light (σ S ) can be substantially equal to the incident light angular spread (σ) (eg, σ S )
Figure 112019089359110-pct00002
σ). A diffraction grating is an example of an angle-preserving scattering feature. In contrast, a typical diffuser (eg, having or approximate to Lambertian scattering) as well as a Lambertian scatterer or Lambertian reflector is not an angle-preserving scatterer by definition herein.

또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 관사 'a'는 특허 분야에서 통상적 의미, 즉 '하나 이상'을 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, '회절 격자'는 하나 이상의 회절 격자를 의미하며, 따라서 '회절 격자'는 본원에서 '회절 격자(들)'를 의미한다. 또한, 본원에서 '상부', '하부', '상측', '하측', '위', '아래', '앞', '뒤', '제1', '제2', '좌측' 또는 '우측'이라는 언급은 본원에서 제한하려는 것이 아니다. 본원에서, 값에 적용될 때 '약'이라는 용어는 일반적으로 달리 명시적으로 특정되지 않는한, 값을 생성하기 위해 사용된 장비의 허용오차 범위 내를 의미하거나, 플러스 또는 마이너스 10%, 또는 플러스 또는 마이너스 5%, 또는 플러스 또는 마이너스 1%를 의미할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 용어 '실질적으로'는 대부분, 또는 거의 전부 또는 전부 또는 약 51% 내지 약 100%의 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본원의 예는 단지 예시적인 것으로 의도되며, 논의 목적을 위해 제시된 것이지 제한하기 위한 것은 아니다.Also, as used herein, the article 'a' is intended to have its ordinary meaning in the patent field, ie, 'one or more'. For example, 'diffraction grating' means one or more diffraction gratings, and thus 'diffraction grating' means 'diffraction grating(s)' herein. In addition, as used herein, 'top', 'bottom', 'top', 'bottom', 'top', 'bottom', 'front', 'back', 'first', 'second', 'left' or Reference to 'right' is not intended to be limiting herein. As used herein, the term 'about' when applied to a value generally means within the tolerance of the equipment used to produce the value, plus or minus 10%, or plus or It can mean minus 5%, or plus or minus 1%. Also, as used herein, the term 'substantially' means most, or almost all, or all or an amount in the range of from about 51% to about 100%. Also, the examples herein are intended to be illustrative only, and are presented for purposes of discussion and not limitation.

본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 지향성 백라이트가 제공된다. 지향성 백라이트는 광을 방출하도록 구성되며, 예를 들어 백라이트 디스플레이를 조명하기 위해 사용될 수 있다. 도 3a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 3b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 3b는 도 3a의 지향성 백라이트(100)의 일부를 관통한 단면도를 도시할 수 있고 단면은 x-z 평면에 있다. 도 3c는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트(100)의 사시도를 도시한다. 다양한 실시예에 따라, 도시된 지향성 백라이트(100)는 이미지를 디스플레이하도록 구성된 전자 디스플레이(또는 간단히 '디스플레이')를 위한 백라이트로서 채용될 수 있다. 이들 실시예 중 일부에서, 전자 디스플레이는 멀티뷰 디스플레이일 수 있고 디스플레이된 이미지는 멀티뷰 이미지일 수 있다.In accordance with some embodiments of the principles described herein, a directional backlight is provided. A directional backlight is configured to emit light and may be used, for example, to illuminate a backlit display. 3A shows a top view of a directional backlight 100 in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein. 3B shows a cross-sectional view of a portion of a directional backlight 100 in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein. In particular, FIG. 3B may show a cross-sectional view through a portion of the directional backlight 100 of FIG. 3A with the cross-section in the x-z plane. 3C shows a perspective view of a directional backlight 100 in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein. According to various embodiments, the illustrated directional backlight 100 may be employed as a backlight for an electronic display (or simply 'display') configured to display an image. In some of these embodiments, the electronic display may be a multi-view display and the displayed image may be a multi-view image.

도 3a-도 3c에 도시된 지향성 백라이트(100)는 방출광(102)을 제공하도록 구성된다. 또한, 지향성 백라이트(100)에 의해 제공되는 방출광(102)은, 다양한 실시예에 따라, 균일하거나 적어도 실질적으로 균일한 세기 및 각도 스프레드를 갖도록 구성된다. 특히, 방출광(102)의 세기 및 각도 스프레드는 지향성 백라이트(100)에 걸친 위치에 상관없이 실질적으로 일정할 수 있다. 방출광(102)의 균일한 세기 및 각도 스프레드는 예를 들어, 지향성 백라이트(100)를 채용하는 디스플레이의 각도 뷰 범위에 걸쳐 균일한 밝기를 제공할 수 있다. 또한, 적어도 일부 실시예에서, 각도 뷰 범위는 지향성 백라이트(100)의 방출 표면 또는 평면에 평행한 일 방향 또는 2개의 직교하는 방향으로 약 60°보다 작을 수 있고, 일부 실시예에선 훨씬 더 작을 수 있다.The directional backlight 100 shown in FIGS. 3A-3C is configured to provide an emitted light 102 . Further, the emitted light 102 provided by the directional backlight 100 is configured to have a uniform or at least substantially uniform intensity and angle spread, in accordance with various embodiments. In particular, the intensity and angular spread of the emitted light 102 may be substantially constant regardless of its location across the directional backlight 100 . The uniform intensity and angular spread of the emitted light 102 may provide uniform brightness over the angular viewing range of, for example, a display employing the directional backlight 100 . Also, in at least some embodiments, the angular view range may be less than about 60° in one or two orthogonal directions parallel to the emitting surface or plane of the directional backlight 100, and may be much smaller in some embodiments. have.

도시된 바와 같이, 지향성 백라이트(100)는 광 가이드(110)를 포함한다. 광 가이드는 예를 들어 플레이트 광 가이드(도시된 바와 같은)일 수 있다. 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 길이를 따라 광을 안내된 광으로서 또는 보다 특정하게는 복수의 안내된 광빔(112)으로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 광 가이드(110)는 광학 웨이브가이드로서 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 웨이브가이드를 둘러싸는 매질의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률에 차이는, 예를 들어, 광 가이드(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 복수 안내된 광빔의 안내된 광빔(112)의 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.As shown, the directional backlight 100 includes a light guide 110 . The light guide may be, for example, a plate light guide (as shown). The light guide 110 is configured to guide light along the length of the light guide 110 as guided light or more specifically as a plurality of guided light beams 112 . For example, the light guide 110 may include a dielectric material configured as an optical waveguide. The dielectric material may have a first index of refraction greater than a second index of refraction of the medium surrounding the dielectric optical waveguide. The difference in refractive index is configured to facilitate total reflection of the guided light beam 112 of the plurality of guided light beams, for example according to one or more guidance modes of the light guide 110 .

일부 실시예에서, 광 가이드(110)는 광학적으로 투명한 유전체 재료의 연장된 실질적으로 평면의 시트를 포함하는 슬랩 또는 플레이트 광학 웨이브가이드일 수 있다. 실질적으로 평면의 유전체 재료 시트는 안내된 광빔(112)을 전반사를 사용하여 안내하도록 구성된다. 다양한 예에 따라, 광 가이드(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리, 알칼리-알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱 또는 폴리머(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 '아크릴 유리', 폴리카보네이트, 등) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 유전체 재료 중 임의의 것을 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 표면의 적어도 일부(예를 들어, 상부 표면 및 하부 표면 중 하나 또는 둘 모두) 상에 클래딩층(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 클래딩층은, 일부 예에 따라, 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.In some embodiments, light guide 110 may be a slab or plate optical waveguide comprising an elongated substantially planar sheet of optically transparent dielectric material. The substantially planar sheet of dielectric material is configured to guide the guided light beam 112 using total reflection. According to various examples, the optically transparent material of the light guide 110 may include various types of glass (eg, silica glass, alkali-aluminosilicate glass, borosilicate glass, etc.) and a substantially optically transparent plastic or polymer. may comprise or consist of any of a variety of dielectric materials including, but not limited to, one or more of (eg, poly(methyl methacrylate) or 'acrylic glass', polycarbonate, etc.) . In some examples, light guide 110 may further include a cladding layer (not shown) on at least a portion of a surface of light guide 110 (eg, one or both of an upper surface and a lower surface). have. A cladding layer may be used to further facilitate total reflection, according to some examples.

여러 실시예에 따라, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 제1 표면(110')(예를 들어, '전방' 표면)과 제2 표면(110")(예를 들어, '후방' 표면) 사이에서 비제로 전파 각도로 전반사에 따라 안내 광빔(112)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내되는 광빔(112)은 비제로 전파 각도로 광 가이드(110)의 제1 표면(110')과 제2 표면(110") 사이에서 반사 또는 '바운싱'에 의해 전파할 수 있다. 비-제로 전파 각도는 설명의 간략화를 위해 도 3b에는 명확히 도시되지 않은 것에 유의한다. 그러나, 도 3b는 광 가이드 길이를 따른 안내된 광빔(112)의 일반적인 전파 방향(103)을 도시하는 도면의 면 안으로 가리키는 화살표를 도시한다.According to various embodiments, the light guide 110 includes a first surface 110 ′ (eg, a 'front' surface) and a second surface 110 ″ (eg, a 'rear' surface) of the light guide 110 . is configured to guide the guided light beam 112 according to total reflection at a non-zero propagation angle between the 'surfaces. In particular, the guided light beam 112 is configured to guide the first surface 110' of the light guide 110 at a non-zero propagation angle between the 'surfaces'. ) and the second surface 110", may propagate by reflection or 'bouncing'. Note that the non-zero propagation angle is not clearly shown in FIG. 3B for the sake of simplicity of explanation. However, FIG. 3b shows an arrow pointing into the plane of the drawing showing the general direction of propagation 103 of the guided light beam 112 along the light guide length.

본원에 정의된 바와 같이, '비제로 전파 각도'는 광 가이드(110)의 표면(예를 들면, 제1 표면(110') 또는 제2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 비제로 전파 각도는, 다양한 실시예에 따라, 0보다 크고 광 가이드(110) 내의 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 안내된 광빔(112)의 비제로 전파 각도는 약 10도 내지 약 50도 또는 일부 예에선 약 20도 내지 약 40도, 또는 약 25도 내지 약 35도 사이일 수 있다. 예를 들어, 비제로 전파 각도는 약 30도일 수 있다. 다른 예에서, 비제로 전파 각도는 약 20도 또는 약 25도 또는 약 35도일 수 있다. 또한, 특정 비제로 전파 각도가 광 가이드(110) 내에 전반사의 임계각보다 작도록 선택되는 한, 특정 비제로 전파 각도는 특정 구현을 위해(예를 들어, 임의로) 선택될 수 있다.As defined herein, a 'non-zero propagation angle' is an angle with respect to the surface of the light guide 110 (eg, first surface 110 ′ or second surface 110 ″). The raw propagation angle, according to various embodiments, is greater than zero and less than the critical angle of total reflection within the light guide 110. For example, the non-zero propagation angle of the guided light beam 112 is between about 10 degrees and about 50 degrees or In some examples, it can be between about 20 degrees and about 40 degrees, or between about 25 degrees and about 35 degrees. For example, the non-zero propagation angle can be about 30 degrees. In other examples, the non-zero propagation angle can be about 20 degrees. degrees or about 25 degrees or about 35 degrees Also, as long as the specific non-zero propagation angle is chosen to be less than the critical angle of total reflection within the light guide 110, the specific non-zero propagation angle may be used for a particular implementation (eg, , arbitrarily) can be selected.

도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 지향성 백라이트(100)는 광원(120)을 더 포함한다. 광원(120)은 광 가이드(110)의 입력 위치(116)에 위치된다. 예를 들어, 광원(120)은 도시된 바와 같이, 광 가이드(110)의 가장자리 또는 측(114)에 인접하여 위치될 수 있다. 광원(120)은 복수의 안내된 광빔(112)으로서 광 가이드(110) 내에서 광을 제공하도록 구성된다. 또한, 광원(120)은 안내된 복수 광빔의 개개의 안내된 광빔(112)이 서로 상이한 방사상 방향(118)을 갖도록 광을 제공한다.3A and 3C , the directional backlight 100 further includes a light source 120 . The light source 120 is located at the input position 116 of the light guide 110 . For example, the light source 120 may be positioned adjacent to the edge or side 114 of the light guide 110 , as shown. The light source 120 is configured to provide light within the light guide 110 as a plurality of guided light beams 112 . The light source 120 also provides light such that individual guided light beams 112 of the guided plurality of light beams have different radial directions 118 from each other.

특히, 광원(120)에 의해 방출된 광은 광 가이드(110)에 입사하고 이어 광 가이드(110)의 길이에 걸쳐 또는 이를 따라 입력 위치(116)로부터 멀어지는 방사상 패턴으로 복수의 안내된 광빔(112)으로서 전파되도록 구성된다. 또한, 안내된 복수 광빔의 개개의 안내된 광빔(112)은 입력 위치(116)로부터 멀어지는 전파의 방사상 패턴에 의해 서로 상이한 방사상 방향(118)을 갖는다. 즉, 안내된 광빔(112)은 도시된 바와 같이, 상이한 방사상 방향들(118)로 공통 원점(즉, 입력 위치(116)에 광원(120))으로부터 멀리 전파한다. 예를 들어, 광원(120)은 측(114)에 버트(butt)-결합될 수 있다. 버트-결합된 광원(120)은 예를 들어, 개개의 안내된 광빔(112)의 상이한 방사상 방향을 제공하기 위해 팬-형상 패턴으로 광의 도입을 용이하게 할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 광원(120)은 안내된 광빔(112)이 상이한 방사상 방향(118)을 따라(즉, 복수의 안내된 광빔(112)으로서) 전파하게 입력 위치(116)에 '점' 광원이거나 적어도 이에 근사할 수 있다.In particular, the light emitted by the light source 120 is incident on the light guide 110 and then a plurality of guided light beams 112 in a radial pattern away from the input location 116 over or along the length of the light guide 110 . ) is configured to propagate as Further, the individual guided lightbeams 112 of the guided plurality of lightbeams have different radial directions 118 from each other by the radial pattern of propagation away from the input location 116 . That is, the guided light beam 112 propagates away from a common origin (ie, the light source 120 at the input location 116 ) in different radial directions 118 , as shown. For example, light source 120 may be butt-coupled to side 114 . Butt-coupled light sources 120 may facilitate introduction of light in a fan-shaped pattern, for example, to provide different radial directions of individual guided light beams 112 . In accordance with some embodiments, the light source 120 is a 'point' at the input location 116 such that the guided light beam 112 propagates along different radial directions 118 (ie, as a plurality of guided light beams 112 ). It may be a light source or at least approximate it.

일부 실시예에서, 광원(120)의 입력 위치(116)는 측(114)의 중심 또는 중간 부근(예를 들어, 거의 또는 대략적으로)에 광 가이드(110)의 측(114) 상에 있다. 도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 광원(120)은 광 가이드(110)의 측(114)(즉, '입력측')에 대략 중심(예를 들어, 중간에) 인 입력 위치(116)에 있다. 대안적으로(도시되지 않음), 입력 위치(116)는 광 가이드(110)의 측(114)의 중간으로부터 멀리 있을 수 있다. 예를 들어, 입력 위치(116)는 광 가이드(110)의 코너에 있을 수 있다. 예를 들어, 광 가이드(110)는 직사각형 형상(예를 들어, 도시된 바와 같이)을 가질 수 있고, 광원(120)의 입력 위치(116)는 직사각형 형상의 광 가이드(110)의 코너(예를 들어, 입력측(114)의 코너)에 있을 수 있다.In some embodiments, the input location 116 of the light source 120 is on the side 114 of the light guide 110 at the center or near the middle (eg, nearly or approximately) of the side 114 . 3A and 3C , the light source 120 is positioned at an input location 116 that is approximately centered (eg, in the middle) on the side 114 (ie, the 'input side') of the light guide 110 . is in Alternatively (not shown), the input location 116 may be remote from the middle of the side 114 of the light guide 110 . For example, the input location 116 may be at a corner of the light guide 110 . For example, the light guide 110 may have a rectangular shape (eg, as shown), and the input location 116 of the light source 120 is a corner (eg, a rectangular shape) of the light guide 110 . for example, at the corner of the input side 114).

일부 실시예에서, 광원(120)은 광 가이드(110)의 측에 공동 내에 위치될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 공동은 상이한 방사상 방향(118)으로 복수의 안내된 광빔(112)을 확산시키거나 아니면 제공하도록 구성된 형상을 가질 수 있다. 도 4a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트(100)의 일부의 평면도를 도시한다. 도 4b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트(100)의 일부의 평면도를 도시한다. 특히, 도 4a-도 4b는 광원(120)을 포함하는 광 가이드(110)의 측(114)에 지향성 백라이트(100)의 일부를 도시한다. 또한, 광원(120)은 도시된 바와 같이, 광 가이드측(114)에 공동(122) 내에 위치된다. 도 4a는 상이한 반경 방향(118)으로 복수의 안내된 광빔(112)을 확산시키도록 구성된 반원형 형상을 갖는 공동(122)을 도시한다. 도 4b는 패싯(faceted) 또는 구분적 선형 공동 형상을 갖는 공동(122)을 도시한다. 또한, 도 4a 및 도 4b에서, 광원(120)은 공동(122)의 표면을 따라 분포된 복수의 광학 이미터(124)를 포함한다. 도 4a-도 4b는 또한 상이한 방사상 방향(118)으로 공동(122) 및 광원(120)으로부터 멀리 방사하는 화살표로서 안내된 광빔(112)을 도시한다.In some embodiments, the light source 120 may be positioned within the cavity on the side of the light guide 110 . According to various embodiments, the cavity may have a shape configured to diffuse or otherwise provide a plurality of guided light beams 112 in different radial directions 118 . 4A shows a top view of a portion of a directional backlight 100 in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein. 4B shows a top view of a portion of a directional backlight 100 in an example, in accordance with another embodiment consistent with the principles described herein. In particular, FIGS. 4A-4B show a portion of the directional backlight 100 on the side 114 of the light guide 110 that includes the light source 120 . The light source 120 is also positioned within the cavity 122 on the light guide side 114 , as shown. 4A shows a cavity 122 having a semi-circular shape configured to diffuse a plurality of guided light beams 112 in different radial directions 118 . 4B shows a cavity 122 having a faceted or segmented linear cavity shape. Also in FIGS. 4A and 4B , the light source 120 includes a plurality of optical emitters 124 distributed along the surface of the cavity 122 . 4A-4B also show the light beam 112 guided as arrows radiating away from the cavity 122 and the light source 120 in different radial directions 118 .

다양한 실시예에서, 광원(120)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 또는 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광원(예를 들어, 광학 이미터(124))를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(120)은 특정 색으로 표시되는 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색의 광을 생성하도록 구성된 광학 이미터(124)를 포함할 수 있다. 특히, 단색광의 색은 특정 색 공간 또는 색 모델(예를 들어, RGB 색 모델)의 원색일 수 있다. 다른 예에서, 광원(120)은 실질적으로 광대역 또는 다색 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(120)은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(120)은 상이한 색의 광을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 이미터(124)를 포함할 수 있다. 상이한 광학 이미터(124)는 광의 상이한 색 각각에 대응하는 안내된 광의 상이한, 색에 특정한, 비-제로 전파 각도를 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다.In various embodiments, light source 120 is substantially any light source (eg, optical emitter) including, but not limited to, one or more light emitting diodes (LEDs) or lasers (eg, laser diodes). (124)). In some embodiments, the light source 120 may include an optical emitter 124 configured to produce substantially monochromatic light having a narrowband spectrum represented by a particular color. In particular, the color of monochromatic light may be a primary color of a particular color space or color model (eg, an RGB color model). In another example, light source 120 may be a substantially broadband light source configured to provide substantially broadband or polychromatic light. For example, the light source 120 may provide white light. In some embodiments, the light source 120 may include a plurality of different optical emitters 124 configured to provide different colors of light. The different optical emitters 124 may be configured to provide light having different, color-specific, non-zero propagation angles of the guided light corresponding to each of the different colors of light.

일부 실시예에서, 광원(120)으로부터 광을 광 가이드(110)로 결합함으로써 생성된 안내된 복수 광빔의 안내된 광빔(112)은 비콜리메이트거나 적어도 실질적으로 비콜리메이트될 수 있다. 다른 실시예에서, 안내된 광빔(112)은 예를 들어 수직 방향으로 콜리메이트될 수 있다(즉, 안내된 광빔(112)은 콜리메이트된 광빔일 수 있다). 이와 같이, 일부 실시예에서, 지향성 백라이트(100)는 광원(120)과 광 가이드(110) 사이에 콜리메이터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 광원(120)은 안내된 광빔(112)의 전파 방향에 수직인 평면(예를 들면, '수직' 평면)에서 콜리메이트를 제공하도록 구성된 콜리메이터를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 콜리메이트는 광 가이드(110)의 표면(예를 들면, 제1 또는 제2 표면(110', 110")에 수직인 평면에서 비교적 좁은 각도 스프레드를 갖는 콜리메이트된 안내된 광빔(112)을 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 콜리메이터는 렌즈, 반사기 또는 미러(예를 들어, 기울어진 콜리메이트 반사기), 또는 예를 들어 광원(120)으로부터의 광을 콜리메이트하도록 구성된 회절 격자를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 다양한 콜리메이터 중 임의의 것을 포함할 수 있다.In some embodiments, a guided lightbeam 112 of a plurality of guided lightbeams generated by coupling light from a light source 120 to a light guide 110 may be decollimated or at least substantially decollimated. In another embodiment, the guided light beam 112 may be collimated, for example in a vertical direction (ie, the guided light beam 112 may be a collimated light beam). As such, in some embodiments, the directional backlight 100 may include a collimator (not shown) between the light source 120 and the light guide 110 . Alternatively, the light source 120 may further comprise a collimator configured to provide collimation in a plane perpendicular to the direction of propagation of the guided light beam 112 (eg, a 'perpendicular' plane). Specifically, the collimated guided light beam 112 has a relatively narrow angular spread in a plane perpendicular to the surface of the light guide 110 (eg, the first or second surface 110 ′, 110 ″). According to various embodiments, the collimator may be a lens, reflector or mirror (eg, a tilted collimator reflector), or a diffraction grating configured to collimate light from, for example, light source 120 . may include any of a variety of collimators including, but not limited to.

또한, 일부 실시예에서, 콜리메이터는 비제로 전파 각도를 갖는 것 및 소정의 콜리메이트 팩터에 따라 콜리메이트되는 것 중 하나 또는 둘 다의 콜리메이트된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 색의 광학 이미터가 채용될 때, 콜리메이터는 상이한, 색에 특정한, 비-제로 전파 각도 및 상이한, 색에 특정한 콜리메이트 팩터를 갖는 것 중 하나 또는 둘 다를 갖는 콜리메이트된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 콜리메이터는 일부 실시예에서, 안내된 광빔(112)으로서 전파하도록 콜리메이트된 광을 광 가이드(110)에 전달하게 더욱 구성된다.Also, in some embodiments, the collimator may provide collimated light of one or both of having a non-zero propagation angle and collimating according to a predetermined collimation factor. Further, when different color optical emitters are employed, the collimator provides collimated light having one or both of different, color-specific, non-zero propagation angles and different, color-specific collimating factors. can be configured to The collimator is further configured to deliver the collimated light to the light guide 110 to propagate as a guided light beam 112 in some embodiments.

도 3a-도 3c를 다시 참조하면, 지향성 백라이트(100)는 광 가이드(110)의 표면 상에 서로 이격된 회절 격자 어레이(130)를 더 포함한다. 도 3b 및 도 3c에서, 회절 격자 어레이는 제한이 아닌 예로서 제1 표면(110') 상에 도시되었다. 다양한 실시예에 따라, 회절 격자 어레이(130)는 방출광(102)으로서 광을 방출하거나 산란시키도록 구성된다. 특히, 회절 격자 어레이의 회절 격자(130)는 세기, 주 각도 방향, 및 각도 스프레드를 갖는 방출광(102)으로서 복수의 안내된 광빔의 안내된 광빔(112)의 일부를 산란시키도록 구성된다. 도 3b 및 도 3c에서, 주 각도 방향은 화살표를 사용하여 도시되고, 각도 스프레드는 도 3b에서 화살표의 양쪽에 한쌍의 점선으로 도시된다. 도 3c에서, 각도 스프레드는 각도 스프레드의 원뿔 각도를 도시하기 위해 원뿔을 사용하여 도시된다. 또한, 도 3c에서, 선택 회절 회절 격자(130), 대응하는 안내된 광빔(112), 및 산란된 방출광(102)만이 제한이 아닌 예시의 용이성을 위해 도시되었다.Referring again to FIGS. 3A-3C , the directional backlight 100 further includes a diffraction grating array 130 spaced apart from each other on the surface of the light guide 110 . 3B and 3C , the diffraction grating array is shown on the first surface 110 ′ by way of example and not limitation. According to various embodiments, the diffraction grating array 130 is configured to emit or scatter light as the emitted light 102 . In particular, the diffraction grating 130 of the diffraction grating array is configured to scatter a portion of the guided lightbeam 112 of the plurality of guided lightbeams as the emitted light 102 having an intensity, a principal angular direction, and an angular spread. 3B and 3C, the main angular direction is shown using arrows, and the angular spread is shown by a pair of dashed lines on either side of the arrow in FIG. 3B. In Figure 3c, the angle spread is shown using a cone to show the cone angle of the angle spread. Also, in FIG. 3C , only the selective diffraction grating 130 , the corresponding guided light beam 112 , and the scattered emitted light 102 are shown for ease of illustration and not limitation.

다양한 실시예에 따라, 회절 격자 어레이의 개개의 회절 격자(130)는 일반적으로 서로 교차하거나, 겹치거나 또는 접촉하지 않는다. 즉, 회절 격자 어레이의 각각의 회절 격자(130)는 서로 이격되어 있으며, 따라서, 다양한 실시예에 따라, 각각의 회절 격자(130)는 일반적으로 구별되고 회절 격자(130)의 다른 것들로부터 분리된다.According to various embodiments, the individual diffraction gratings 130 of the diffraction grating array generally do not intersect, overlap, or contact each other. That is, each diffraction grating 130 of the diffraction grating array is spaced apart from each other, and thus, according to various embodiments, each diffraction grating 130 is generally distinct and separate from the others of the diffraction grating 130 . .

다양한 실시예에서, 회절 격자 어레이의 각각의 회절 격자(130)는 관련된 격자 특징을 갖는다. 회절 격자(130)의 격자 특징은 회절 격자(130)에 의해 산란된 방출광(102)의 세기, 주 각도 방향 및 각도 스프레드를 결정하도록 구성된다. 또한, 회절 격자(130)의 격자 특징은 일반적으로, 광 가이드(110)의 표면 상의 회절 격자(130)의 위치 및 광 가이드(110)의 측(114) 상의 광원(120)의 위치 둘 다의 함수이다. 특히, 각각의 회절 격자(130)의 격자 특징은 광원(120)으로부터 회절 격자(130)에 입사하는 안내된 광빔(112)의 방사상 방향(118)에 의존하거나, 이에 의해 정의되거나, 이의 함수이다. 또한, 격자 특징은 다양한 실시예에서, 회절 격자(130)와 광원(120)의 입력 위치(116) 사이의 거리에 의해 결정되거나 정의된다. 예를 들어, 격자 특징은 도 3a에 도시된 바와 같이, 회절 격자(130a)와 입력 위치(116) 사이의 거리(D)와 회절 격자(130a)에 입사하는 안내된 광빔(112)의 방사상 방향(118a)와의 함수일 수 있다. 달리 말하면, 복수의 회절 격자(130)에 회절 격자(130)의 격자 특징은 광원의 입력 위치(116)에 그리고 광원(120)의 입력 위치(116)에 대한 광 가이드(110)의 표면 상의 회절 격자(130)의 특정 위치에 의존한다. In various embodiments, each diffraction grating 130 of the diffraction grating array has an associated grating characteristic. The grating characteristics of the diffraction grating 130 are configured to determine the intensity, principal angular direction, and angular spread of the emitted light 102 scattered by the diffraction grating 130 . Also, the grating characteristics of the diffraction grating 130 are generally of both the position of the diffraction grating 130 on the surface of the light guide 110 and the position of the light source 120 on the side 114 of the light guide 110 . It is a function. In particular, the grating characteristic of each diffraction grating 130 depends on, is defined by, or is a function of the radial direction 118 of the guided light beam 112 incident on the diffraction grating 130 from the light source 120 . . Further, the grating characteristic, in various embodiments, is determined or defined by the distance between the diffraction grating 130 and the input location 116 of the light source 120 . For example, the grating feature is the distance D between the diffraction grating 130a and the input position 116 and the radial direction of the guided light beam 112 incident on the grating 130a, as shown in FIG. 3A . It may be a function of (118a). In other words, the grating features of the diffraction grating 130 in the plurality of diffraction gratings 130 are diffraction on the surface of the light guide 110 at the input location 116 of the light source and relative to the input location 116 of the light source 120 . It depends on the specific location of the grating 130 .

도 3a는 상이한 공간 좌표(x1, y1) 및 (x2, y2)를 갖는 2개의 상이한 회절 격자(130a, 130b)를 도시하는데, 이는 회절 격자(130)에 입사되는 광원(120)으로부터의 복수의 안내된 광빔(112)의 상이한 방사상 방향(118a, 118b)을 보상 또는 감안하기 위해 상이한 격자 특징을 더욱 갖는다. 유사하게, 2개의 상이한 회절 격자(130a, 130b)의 상이한 격자 특징은 상이한 공간 좌표 (x1, y1) 및 (x2, y2)에 의해 결정되는 광원 입력 위치(116)로부터 각각의 회절 격자(130a, 130b)의 상이한 거리를 감안한다.3a shows two different diffraction gratings 130a, 130b with different spatial coordinates (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ), which is a light source 120 incident on the diffraction grating 130 . It further has different grating characteristics to compensate for or account for the different radial directions 118a , 118b of the plurality of guided light beams 112 from . Similarly, the different grating characteristics of the two different diffraction gratings 130a, 130b are respectively diffracted from the light source input position 116 determined by the different spatial coordinates (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ). The different distances of the gratings 130a and 130b are accounted for.

일부 실시예에서, 격자 특징은 격자 깊이를 포함한다. 격자 깊이는 회절 격자(130)에 의해 산란된 방출광(102)의 세기를 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 격자 특징은 회절 격자(130)에 의해 산란된 방출광(102)의 주 각도 방향을 결정하게 구성된 회절 격자의 격자 피치 및 격자 방위 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다. 여기서, 격자 피치는 회절 격자(130)의 회절 피처의 간격과 동등하고, 격자 방위는 회절 격자(130)에 입사하는 안내된 광빔(112)의 방사상 방향(118)에 대한 회절 피처의 배위 각도이다. 일부 실시예에서, 격자 특징은 회절 격자(130)에 의해 산란된 방출광(102)의 각도 스프레드를 결정하도록 구성된 회절 격자(130)의 곡률 및 격자 처프 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다. 일부 실시예에서, 격자 특징은 회절 격자(130)의 격자 깊이, 격자 피치, 격자 방위, 격자 처프 및 곡률 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있다.In some embodiments, the grating characteristic includes a grating depth. The grating depth may be configured to determine the intensity of the emitted light 102 scattered by the diffraction grating 130 . In some embodiments, the grating characteristics include one or both of a grating pitch and a grating orientation of the diffraction grating configured to determine a principal angular direction of the emitted light 102 scattered by the diffraction grating 130 . Here, the grating pitch is equal to the spacing of the diffractive features of the diffraction grating 130 , and the grating orientation is the coordination angle of the diffractive features with respect to the radial direction 118 of the guided light beam 112 incident on the diffraction grating 130 . . In some embodiments, the grating characteristics include one or both of a grating chirp and a curvature of the diffraction grating 130 configured to determine an angular spread of the emitted light 102 scattered by the diffraction grating 130 . In some embodiments, grating characteristics may include a combination of one or more of grating depth, grating pitch, grating orientation, grating chirp, and curvature of the diffraction grating 130 .

도 5는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 한쌍의 회절 격자(130)의 평면도를 도시한다. 예를 들어, 도 5의 한쌍의 회절 격자(130)는 도 3a에 도시된 회절 격자(130a, 130b)와 동등할 수 있다. 특히, 도시된 바와 같이, 한쌍의 회절 격자(130)는 광 가이드(110)의 표면에 위치될 수 있고 다른 격자 특징을 가질 수 있다. 상이한 격자 특징과 관련하여, 회절 격자 쌍의 각각의 회절 격자(130)는 도시된 바와 같이 각각의 회절 피처(132)의 곡률 및 격자 처프를 갖는다. 또한, 회절 격자(130)는 도시된 바와 같이 입사 안내 광빔(112)의 상이한 반경 방향(118)에 대응하는 상이한 격자 방위를 갖는다. 전술한 바와 같이, 상이한 격자 특징은 다양한 실시예에 따라, 광 가이드(110)의 표면상의 회절 격자 쌍의 각각의 회절 격자(130)의 위치 및 안내된 광빔(112)을 제공하는 광원(120)(도 5에 도시되지 않음)의 위치 모두의 함수이다.5 shows a top view of a pair of diffraction gratings 130 in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein. For example, the pair of diffraction gratings 130 of FIG. 5 may be equivalent to the diffraction gratings 130a and 130b shown in FIG. 3A . In particular, as shown, a pair of diffraction gratings 130 may be positioned on the surface of the light guide 110 and may have different grating characteristics. With respect to the different grating characteristics, each diffraction grating 130 of the diffraction grating pair has the curvature and grating chirp of each diffractive feature 132 as shown. Further, the diffraction grating 130 has different grating orientations corresponding to different radial directions 118 of the incident guided light beam 112 as shown. As noted above, the different grating characteristics are the location of each diffraction grating 130 of the pair of diffraction gratings on the surface of the light guide 110 and the light source 120 providing the guided light beam 112, in accordance with various embodiments. It is a function of both positions (not shown in Figure 5).

일부 실시예에 따라, 회절 격자(130)에서 회절 피처(132)의 간격 또는 격자 피치는 서브-파장(즉, 안내된 광빔(112)의 파장 미만)일 수 있다. 일부 실시예에서, 회절 격자(130)는 복수의 상이한 격자 또는 서브-격자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 회절 격자(130)의 회절 피처(132)는 서로 이격된 홈 및 리지 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 홈 또는 리지는 광 가이드(110)의 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어 홈 또는 리지는 광 가이드(110)의 표면 내에 형성될 수 있다. 또 다른 예에서, 홈 또는 리지는 광 가리드 재료 이외의 재료, 예를 들어, 광 가이드(110)의 표면상의 또 다른 재료의 필름 또는 층으로부터 형성될 수 있다.The spacing or grating pitch of the diffractive features 132 in the diffraction grating 130 may be sub-wavelengths (ie, less than the wavelength of the guided light beam 112 ) in accordance with some embodiments. In some embodiments, the diffraction grating 130 may include a plurality of different gratings or sub-gratings. According to some embodiments, the diffractive features 132 of the diffraction grating 130 may include one or both of grooves and ridges spaced apart from each other. The grooves or ridges may comprise the material of the light guide 110 , for example the grooves or ridges may be formed in the surface of the light guide 110 . In another example, the grooves or ridges may be formed from a material other than the light shield material, eg, a film or layer of another material on the surface of the light guide 110 .

정의에 의해, '치프된' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 범위 또는 길이에 걸쳐 변하는 회절 피처(132)(즉, 격자 피치)의 회절 간격을 나타내거나 갖는 회절 격자(130)이다. 일부 실시예에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형으로 변하는 회절 피처 간격의 처프를 갖거나 나타낼 수 있다. 이와 같이, 처프된 회절 격자는 정의에 의해, '선형 처프된' 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 처프된 회절 격자는 회절 피처 간격의 비선형 처프를 나타낼 수 있다. 지수적 처프, 로그 처프, 또는 또 다른, 실질적으로 불균일하거나 임의이지만 여전히 단조로운 방식으로 변하는 처프를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 비선형 처프가 사용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은 비-단조 처프도 채용될 수 있다. 이들 유형의 처프의 임의의 조합이 또한 채용될 수도 있다.By definition, a 'chirped' diffraction grating is a diffraction grating 130 that exhibits or has a diffraction spacing of diffractive features 132 (ie grating pitch) that varies over the range or length of the chirped diffraction grating. In some embodiments, a chirped diffraction grating may have or exhibit a chirp of diffractive feature spacing that varies linearly with distance. As such, a chirped diffraction grating is, by definition, a 'linear chirped' diffraction grating. In other embodiments, the chirped diffraction grating may exhibit a non-linear chirp of diffractive feature spacing. A variety of nonlinear chirps may be used, including, but not limited to, exponential chirps, logarithmic chirps, or other, substantially non-uniform, or chirps that vary in an arbitrary but still monotonous manner. Non-monotonic chirps such as sinusoidal chirps or triangular or sawtooth chirps may also be employed. Any combination of these types of chirps may also be employed.

도 6은 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 6에서, 광 가이드(110)의 측(114)에 광원(120)의 입력 위치(116)로부터의 거리(D)인 각도 공간에서의 조명 볼륨(134)이 도시되어있다. 복수의 안내된 광빔(112)의 전파의 방사상 방향이 y-축으로부터 멀어지고 x-축을 향하여 각도가 변함에 따라 조명 볼륨은 더 넓은 각도 크기를 갖는 것에 유의한다. 예를 들어, 조명 볼륨(134b)은 도시된 바와 같이 조명 볼륨(134a)보다 넓다.6 illustrates a top view of a directional backlight 100 in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein. In FIG. 6 , an illumination volume 134 in angular space is shown which is the distance D from the input position 116 of the light source 120 on the side 114 of the light guide 110 . It is noted that the illumination volume has a wider angular magnitude as the radial direction of propagation of the plurality of guided light beams 112 changes away from the y-axis and angles toward the x-axis. For example, illumination volume 134b is wider than illumination volume 134a as shown.

도 3b를 다시 참조하면, 회절 격자 어레이(130)는 도시된 바와 같이 광 가이드(110)의 광빔 방출 표면인 광 가이드(110)의 제1 표면(110')에 또는 이에 인접하여 위치될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자(130)는 방출광(102)으로서 제1 표면(110')을 통해 안내 광 부분을 회절적으로 산란시키도록 구성된 투과 모드 회절 격자일 수 있다. 대안적으로(도시되지 않음), 회절 격자의 어레이(130)는 광 가이드(110)의 광빔 방출 표면(즉, 제1 표면(110'))에 대향한 제2 표면(110")에 또는 이에 인접하여 위치될 수 있다. 특히, 회절 격자(130)는 반사 모드 회절 격자일 수 있다. 반사 모드 회절 격자로서, 회절 격자(130)는 안내된 광 부분을 회절시키고 회절된 안내된 광 부분을 제1 표면(110')을 향해 반사하여 회절적으로 산란되거나 방출된 광(102)으로서 제1 표면(110')을 통해 빠져나가도록 구성된다. 다른 실시예(미도시)에서, 회절 격자(130)는 예를 들어 투과 모드 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 둘 모두로서 광 가이드(110)의 표면 사이에 위치될 수 있다.Referring back to FIG. 3B , the diffraction grating array 130 may be positioned at or adjacent to the first surface 110 ′ of the light guide 110 , which is the light beam emitting surface of the light guide 110 as shown. . For example, the diffraction grating 130 may be a transmission mode diffraction grating configured to diffractively scatter a portion of the guided light through the first surface 110 ′ as the emitted light 102 . Alternatively (not shown), the array of diffraction gratings 130 is on or at the second surface 110 ″ opposite the light beam emitting surface (ie, first surface 110 ′) of the light guide 110 . In particular, the diffraction grating 130 may be a reflective mode diffraction grating. As a reflective mode diffraction grating, the diffraction grating 130 diffracts a portion of the guided light and separates the portion of the diffracted guided light. 1 is configured to reflect toward and exit through the first surface 110' as diffractively scattered or emitted light 102. In another embodiment (not shown), the diffraction grating 130 ) may be positioned between the surface of the light guide 110 as one or both of a transmission mode diffraction grating and a reflection mode diffraction grating, for example.

일부 실시예에서, 회절 격자 어레이의 회절 격자(130)는 일방성을 갖는 일방성 회절 산란을 제공하도록 구성된다. 일방성 방향으로의 일방성 회절 산란은 제2 표면(110")과 반대로 제1 표면(110')으로부터 또는 이를 통해 방출광(102)을 우선적으로 그리고 일부 실시예에서는 독점적으로 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 일방성 회절 산란을 제공하게 구성된 회절 격자(130)는 경사진 회절 격자를 포함한다. 다른 실시예에서, 일방성 회절 산란을 제공하도록 구성된 회절 격자(130)는 회절 격자(130) 및 반사성 재료층(도시되지 않음)을 포함하는 반사 모드 회절 격자일 수 있다. 반사성 재료층은 예를 들어, 반사기 또는 미러로서 작용하는 반사성 재료층으로부터 일방성 회절 산란이 제공되는 반대편의 회절 격자(130)의 측 상에 위치될 수 있다.In some embodiments, the diffraction grating 130 of the diffraction grating array is configured to provide unidirectional diffractive scattering with unidirectionality. The unidirectional diffractive scattering in the unidirectional direction may preferentially and in some embodiments exclusively provide the emitted light 102 from or through the first surface 110 ′ as opposed to the second surface 110 ″. In some embodiments, the diffraction grating 130 configured to provide unidirectional diffraction scattering comprises a tilted diffraction grating In other embodiments, the diffraction grating 130 configured to provide unidirectional diffraction scattering includes the diffraction grating 130 ) and a reflective material layer (not shown), the reflective material layer being an opposing diffraction grating provided with unidirectional diffraction scattering from, for example, a reflective material layer acting as a reflector or mirror. It may be located on the side of 130 .

일부 실시예에서, 특히 의사 반사 소스가 의도하지 않은 방향의 광빔의 방출를 야기하여 이에 따라 지향성 백라이트(100)를 채용하는 디스플레이에 의도하지 않은 이미지가 생성되게 할 때, 지향성 백라이트(100) 내의 안내된 광빔(112)의 이들 의사 반사의 다양한 소스를 완화시키도록, 일부 사례에선 심지어 실질적으로 제거하는 것이 제공될 수 있다. 다양한 잠재적 의사 반사 소스의 예는 안내된 광빔(112)의 2차 반사를 생성할 수 있는 광 가이드(110)의 측벽을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 지향성 백라이트(100) 내의 다양한 의사 반사 소스들로부터의 반사는 의사 반사의 흡수 및 제어된 재지향을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 방법 중 임의의 것에 의해 완화될 수 있다.In some embodiments, a guided light beam within the directional backlight 100, particularly when the pseudo-reflecting source causes the emission of a light beam in an unintended direction, thus resulting in an unintended image in a display employing the directional backlight 100 . To mitigate, in some instances, even substantially eliminate, various sources of these pseudo-reflexes of 112 may be provided. Examples of various potential pseudo-reflection sources include, but are not limited to, the sidewalls of light guide 110 that can create secondary reflections of guided light beam 112 . Reflections from various quasi-reflection sources within directional backlight 100 may be mitigated by any of a number of methods including, but not limited to, absorption and controlled redirection of quasi-reflections.

도 7a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 의사 반사 완화를 포함하는 지향성 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 7b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 의사 반사 완화를 포함하는 지향성 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 특히, 도 7a 및 도 7b는 광 가이드(110), 광원(120) 및 회절 격자 어레이(130)를 포함하는 지향성 백라이트(100)를 도시한다. 또한, 복수의 안내된 광빔(112)이 복수의 안내된 광빔(112) 중 적어도 하나가 광 가이드(110)의 측벽(114a, 114b)에 입사되는 것과 함께 도시되었다. 측벽(114a, 114b)에 의한 안내된 광빔(112)의 잠재적 의사 반사는 반사된 안내된 광빔(112')을 나타내는 점선 화살표로 도시되었다.7A shows a top view of a directional backlight 100 including pseudo-reflection mitigation in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein. 7B shows a top view of a directional backlight 100 including pseudo-reflection mitigation in an example, in accordance with another embodiment consistent with the principles described herein. In particular, FIGS. 7A and 7B show a directional backlight 100 including a light guide 110 , a light source 120 , and a diffraction grating array 130 . Also shown is a plurality of guided light beams 112 with at least one of the plurality of guided light beams 112 incident on the sidewalls 114a and 114b of the light guide 110 . The potential quasi-reflection of the guided light beam 112 by the sidewalls 114a, 114b is shown with dashed arrows indicating the reflected guided light beam 112'.

도 7a에서, 지향성 백라이트(100)는 광 가이드(110)의 측벽(114a, 114b)에 흡수층(119)을 더 포함한다. 흡수층(119)은 안내된 광빔(112)으로부터 입사광을 흡수하도록 구성된다. 흡수층은 예를 들어 측벽(114a, 114b)에 도포된 흑색 페인트를 포함하지만 이에 제한되지 않는 실질적으로 임의의 광학 흡수제를 포함할 수 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 흡수층(119)은 측벽(114b)에 도포되는 반면, 측벽(114a)엔 제한이 아닌 예로서 흡수층(119)이 없다. 흡수층(119)은 입사 안내 광빔(112)을 인터셉트하여 흡수하여 측벽(114b)으로부터의 잠재적 의사 반사의 생성을 효과적으로 방지하거나 완화시킨다. 한편, 측벽(114a)에 입사하는 안내된 광빔(112)은 제한이 아닌 예로서 도시된 바와 같이, 반사된 안내된 광빔(112')의 생성을 초래한다.In FIG. 7A , the directional backlight 100 further includes an absorbing layer 119 on the sidewalls 114a , 114b of the light guide 110 . The absorbing layer 119 is configured to absorb incident light from the guided light beam 112 . The absorbing layer may comprise substantially any optical absorbing agent including, but not limited to, for example, black paint applied to the sidewalls 114a, 114b. As shown in FIG. 7A , the absorber layer 119 is applied to the sidewall 114b, while the sidewall 114a is devoid of the absorber layer 119 by way of example and not limitation. The absorbing layer 119 intercepts and absorbs the incident guided light beam 112 , effectively preventing or mitigating the creation of potential spurious reflections from the sidewall 114b. On the other hand, the guided light beam 112 incident on the sidewall 114a results in the creation of a reflected guided light beam 112', as shown by way of example and not limitation.

도 7b는 제어된 반사각을 사용한 의사 반사 완화를 도시한다. 특히, 도 7b에 도시된 지향성 백라이트(110)의 광 가이드(110)는 경사진 측벽(114a, 114b)을 포함한다. 경사진 측벽은 반사된 안내된 광빔(112')을 회절 격자(130)로부터 실질적으로 멀어지게 우선적으로 지향하도록 구성된 경사진 각도를 갖는다. 이와 같이, 반사된 안내된 광빔(112')은 방출광의 의도하지 않은 빔으로서 광 가이드(110) 밖으로 회절적으로 커플링 아웃되지 않는다. 측벽(114a, 114b)의 경사 각은 도시된 바와 같이 x-y 평면에 있을 수 있다. 다른 예(도시되지 않음)에서, 측벽(114a, 114b)의 경사 각은 또 다른 평면, 예를 들어 반사된 안내된 광빔(112')을 광 가이드(110)의 상부 또는 하부 표면 밖으로 지향하게 x-z 평면에 있을 수 있다. 도 7b는 제한이 아닌 예로서 자신의 일부만을 따라 경사를 포함하는 측벽(114a, 114b)을 도시한 것에 유의한다.7B illustrates pseudo-reflection relaxation using controlled angle of reflection. In particular, the light guide 110 of the directional backlight 110 shown in FIG. 7B includes inclined sidewalls 114a and 114b. The beveled sidewalls have a beveled angle configured to preferentially direct the reflected guided lightbeam 112 ′ substantially away from the diffraction grating 130 . As such, the reflected guided light beam 112 ′ is not diffractively coupled out of the light guide 110 as an unintended beam of emitted light. The angle of inclination of the sidewalls 114a, 114b may be in the x-y plane as shown. In another example (not shown), the angle of inclination of the sidewalls 114a , 114b is xz to direct another plane, eg, the reflected guided lightbeam 112 ′, out of the upper or lower surface of the light guide 110 . may be on a flat surface. It is noted that FIG. 7B shows, by way of example and not limitation, sidewalls 114a , 114b comprising slopes along only a portion thereof.

일부 실시예에서, 지향성 백라이트(100)는 투명하거나 실질적으로 투명할 수 있다. 특히, 일부 실시예에서, 광 가이드(110) 및 이격된 회절 격자 어레이(130)는 제1 표면(110') 및 제2 표면(110") 모두에 직교하는 방향으로 광이 광 가이드(110)를 통과되게 할 수 있다. 따라서, 광 가이드(110) 및 보다 일반적으로 지향성 백라이트(100)는 복수의 안내된 광빔의 안내된 광빔(112)의 일반적인 전파 방향(103)과 직교하는 방향으로 전파되는 광에 대해 투명할 수 있다. 또한, 투명성은 회절 격자(130)의 실질적으로 투명성에 의해 적어도 부분적으로 용이해질 수 있다.In some embodiments, directional backlight 100 may be transparent or substantially transparent. In particular, in some embodiments, the light guide 110 and the spaced-apart diffraction grating array 130 allow light to pass through the light guide 110 in a direction orthogonal to both the first surface 110' and the second surface 110". Thus, the light guide 110 and more generally the directional backlight 100 propagate in a direction orthogonal to the general propagation direction 103 of the guided light beam 112 of the plurality of guided light beams. Transparency may also be facilitated, at least in part, by the substantially transparency of the diffraction grating 130 .

본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 백라이트 디스플레이가 제공된다. 백라이트 디스플레이는 백라이트 디스플레이에 의해 제공된 광을 방출하도록 구성된다. 또한, 방출광은 이미지를 제공하거나 디스플레이하기 위해 백라이트 디스플레이에 의해 변조될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이된 이미지는 멀티뷰 이미지일 수 있고 백라이트 디스플레이는 멀티뷰 디스플레이일 수 있다. 일부 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 3D 이미지를 제공하거나 '디스플레이'하도록 구성된다.In accordance with some embodiments of the principles described herein, a backlit display is provided. The backlit display is configured to emit light provided by the backlit display. In addition, the emitted light may be modulated by a backlight display to provide or display an image. In some embodiments, the displayed image may be a multi-view image and the backlight display may be a multi-view display. In some examples, the multiview display is configured to present or 'display' a 3D image.

도 8은 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 백라이트 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시예에 따라, 백라이트 디스플레이(200)는 디스플레이된 이미지를 디스플레이하거나 제공하도록 구성된다. 특히, 백라이트 디스플레이(200)에 의해 제공되고 변조된 방출광(202)은 이미지를 디스플레이하기 위해 사용된다. 방출광(202)은 도 8에서 백라이트 디스플레이(200)로부터 나오는 화살표로서 도시되었다.8 shows a block diagram of a backlit display 200 in an example, in accordance with an embodiment consistent with the principles described herein. In accordance with various embodiments, the backlit display 200 is configured to display or provide a displayed image. In particular, the emitted light 202 modulated and provided by the backlight display 200 is used to display an image. The emitted light 202 is shown as an arrow emanating from the backlit display 200 in FIG. 8 .

도 8에 도시된 백라이트 디스플레이(200)는 광 가이드(210)를 포함한다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 전술한 지향성 백라이트(100)의 광 가이드(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 광 가이드(210)는 일부 실시예에서 플레이트 광 가이드일 수 있다.The backlight display 200 shown in FIG. 8 includes a light guide 210 . In some embodiments, the light guide may be substantially similar to the light guide 110 of the directional backlight 100 described above. In particular, the light guide 210 may be a plate light guide in some embodiments.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 백라이트 디스플레이(200)는 광 가이드(210)의 측 상에 위치된 광원(220)을 포함한다. 광원(220)은 광 가이드(210) 내에서 서로 상이한 방사상 방향을 갖는 복수의 안내된 광빔(204)을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 광원(220)은 지향성 백라이트(100)와 관련하여 위에서 설명된 광원(120)과 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 광원(220)은 예를 들어, 광 가이드측의 중간 또는 중심 부근에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(220)은 광 가이드(210) 측 내 공동에 위치될 수 있다. 공동은 복수의 안내된 광빔(204)을 상이한 방사상 방향으로 확산시키도록 구성된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 공동은 반원 형상 또는 패싯 형상을 가질 수 있다. 이와 같이, 공동은 전술한 공동(122)과 실질적으로 유사할 수 있다.Also, as shown in FIG. 8 , the backlight display 200 includes a light source 220 positioned on the side of the light guide 210 . The light source 220 is configured to provide a plurality of guided light beams 204 having different radial directions from each other within the light guide 210 . In some embodiments, light source 220 may be substantially similar to light source 120 described above with respect to directional backlight 100 . In particular, the light source 220 may be located, for example, in the middle or near the center of the light guide side. In some embodiments, the light source 220 may be located in a cavity within the light guide 210 side. The cavity may have a shape configured to diffuse the plurality of guided light beams 204 in different radial directions. For example, the cavity may have a semicircular shape or a facet shape. As such, the cavity may be substantially similar to the cavity 122 described above.

도 8에 도시된 백라이트 디스플레이(200)는 광 가이드(210)의 표면 상에 회절 격자 어레이(230)를 더 포함한다. 회절 격자 어레이의 개별 회절 격자(230)는 방출광(202)으로서 복수의 안내된 광빔의 광을 산란시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 회절 격자의 어레이(230)는 전술한 지향성 백라이트(100)의 회절 격자의 어레이(130)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 회절 격자 어레이의 개별 회절 격자(230)의 격자 특징은 방출광(202)의 세기 및 각도 스프레드를 결정하도록 구성된다. 또한, 격자 특징은 여러 실시예에 따라, 광 가이드 표면 상의 개별 회절 격자(230)의 위치 및 광 가이드(210)의 측 상에 광원 위치 둘 모두의 함수이다. 일부 실시예에서, 격자 특징은 또한 방출광(202)의 주 각도 방향을 결정할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 개별 회절 격들(230)에 의해 집합적으로 산란된 방출광(202)은 광 밸브 어레이에 걸쳐 균일한 세기 및 각도 스프레드를 갖도록 구성된다.The backlight display 200 shown in FIG. 8 further includes a diffraction grating array 230 on the surface of the light guide 210 . Individual diffraction gratings 230 of the diffraction grating array are configured to scatter light of the plurality of guided lightbeams as emitted light 202 . In some embodiments, array 230 of diffraction gratings may be substantially similar to array 130 of diffraction gratings of directional backlight 100 described above. In particular, the grating characteristics of the individual diffraction gratings 230 of the diffraction grating array are configured to determine the intensity and angular spread of the emitted light 202 . Further, the grating characteristics are a function of both the position of the individual diffraction grating 230 on the light guide surface and the position of the light source on the side of the light guide 210 , according to various embodiments. In some embodiments, the grating characteristics may also determine the principal angular direction of the emitted light 202 . According to various embodiments, the emitted light 202 collectively scattered by the individual diffraction gratings 230 is configured to have a uniform intensity and angular spread across the light valve array.

일부 실시예에서, 격자 특징은 개별 회절 격자(230)의 곡률 및 격자 처프 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다. 곡률 및 격자 처프 중 하나 또는 둘 다인 격자 특징은 예를 들어 개별 회절 격자(230)에 의해 산란된 방출광(202)의 각도 스프레드를 결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 회절 격자 어레이(230)는 일방성 방향을 갖는 일방성 회절 산란을 제공하도록 구성될 수 있다. 이들 실시예에서, 회절 격자 어레이의 개별 회절 격자(230)는 반사 모드 회절 격자(예를 들어, 반사성 재료층을 갖는) 및 경사진 회절 격자 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.In some embodiments, grating features include one or both of a curvature and grating chirp of an individual diffraction grating 230 . A grating feature, which is one or both of curvature and grating chirp, for example, may be configured to determine the angular spread of emitted light 202 scattered by individual diffraction grating 230 . Further, in some embodiments, the diffraction grating array 230 may be configured to provide unidirectional diffractive scattering having a unidirectional direction. In these embodiments, individual diffraction gratings 230 of the diffraction grating array may include one or both of a reflective mode diffraction grating (eg, with a layer of reflective material) and a tilted diffraction grating.

다양한 실시예에 따라, 백라이트 디스플레이(200)는 광 밸브 어레이(240)를 더 포함한다. 광 밸브 어레이(240)는 디스플레이된 이미지를 제공하기 위해 방출광(202)을 변조하도록 구성된다. 점선은 도 8에서 광 밸브 어레이(240)를 통과한 후 방출광(202)의 변조를 강조하기 위해 사용된다. 다양한 실시예에서, 상이한 유형의 광 밸브는 액정 광 밸브, 전기영동 광 밸브, 및 일렉트로웨팅 기반 광 밸브 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 광 밸브 어레이의 광 밸브(240)로서 채용될 수 있다. According to various embodiments, the backlight display 200 further includes a light valve array 240 . The light valve array 240 is configured to modulate the emitted light 202 to provide a displayed image. A dashed line is used in FIG. 8 to highlight the modulation of the emitted light 202 after passing through the light valve array 240 . In various embodiments, different types of light valves are employed as light valves 240 of a light valve array including, but not limited to, one or more of liquid crystal light valves, electrophoretic light valves, and electrowetting based light valves. can be

일부 실시예에 따라, 회절 격자 어레이의 개별 회절 격자(230)는 서로 다른 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 포함하는 방출광(202)으로서 복수의 안내된 광빔의 광을 산란 시키도록 각각 구성된다. 이들 실시예 중 일부에서, 상이한 주 각도 방향은 멀티뷰 이미지의 각각의 상이한 뷰 방향에 대응할 수 있다. 이와 같이, 백라이트 디스플레이는 멀티뷰 디스플레이이고 디스플레이된 이미지는 멀티뷰 이미지이다. 또한, 개별 회절 격자(230)는 멀티빔 요소일 수 있고, 광 밸브 세트(240)는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀에 대응할 수 있다. 멀티빔 요소로서, 개별 회절 격자(230)는 광 밸브(240)의 크기의 약 절반 내지 2배 또는 광 밸브(240) 사이의 중심간 간격과 동등한 크기를 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 개별 회절 격자(230)는 멀티뷰 픽셀의 형상과 유사한 형상을 가질 수 있다.In accordance with some embodiments, individual diffraction gratings 230 of the diffraction grating array are each configured to scatter the light of the plurality of guided lightbeams as emitted light 202 comprising a plurality of directional lightbeams having different principal angular directions. do. In some of these embodiments, different principal angular directions may correspond to respective different viewing directions of the multiview image. As such, the backlight display is a multi-view display and the displayed image is a multi-view image. Further, individual diffraction gratings 230 may be multi-beam elements, and light valve sets 240 may correspond to multi-view pixels of a multi-view display. As a multi-beam element, the individual diffraction gratings 230 may be sized about half to twice the size of the light valves 240 or equivalent to the center-to-center spacing between the light valves 240 . Also, in some embodiments, individual diffraction gratings 230 may have a shape similar to that of a multi-view pixel.

본원에 설명된 원리의 다른 실시예에 따라, 지향성 백라이트 동작 방법이 제공된다. 도 9는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 지향성 백라이트 동작의 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 다양한 실시예에 따라, 지향성 백라이트 동작의 방법(300)은 백라이트 디스플레이를 조명하여 이에 따라 이미지를 디스플레이하기 위해 광을 제공하기 위해 사용될 수 있다.According to another embodiment of the principles described herein, a method of operating a directional backlight is provided. 9 shows a flow diagram of a method 300 of directional backlight operation in an example, in accordance with embodiments consistent with the principles described herein. According to various embodiments, the method 300 of directional backlight operation may be used to provide light to illuminate a backlight display and thus display an image.

도 9에 도시된 바와 같이, 지향성 백라이트 동작의 방법(300)은 공통 원점 및 서로 다른 방사상 방향을 갖는 복수의 안내된 광빔으로서 광 가이드를 따라 광을 안내하는 단계(310)를 포함한다. 특히, 복수의 안내된 광빔의 안내된 광빔은 정의에 의해 복수의 안내된 광빔의 또 다른 안내된 광빔과는 상이한 방사상 전파 방향을 갖는다. 또한, 복수의 안내된 광빔의 각각의 안내된 광빔은 정의에 의해 공통 원점을 갖는다. 일부 실시예에서, 원점은 가상 원점(예를 들어, 안내된 광빔의 실제 원점을 넘어서는 지점)일 수 있다. 예를 들어, 원점은 광 가이드의 외부에 있을 수 있으며 따라서 가상 원점일 수 있다. 일부 실시예에 따라, 지향성 백라이트(100)를 참조하여 전술한 바와 같이, 광을 안내하는 광 가이드(310) 및 이 내에서 안내되는 안내된 광빔은 각각 광 가이드(110) 및 안내된 광빔(112)과 실질적으로 유사할 수 있다.As shown in FIG. 9 , a method 300 of directional backlight operation includes guiding light 310 along a light guide as a plurality of guided lightbeams having a common origin and different radial directions. In particular, a guided lightbeam of the plurality of guided lightbeams by definition has a different radial propagation direction than another guided lightbeam of the plurality of guided lightbeams. Further, each guided lightbeam of the plurality of guided lightbeams has a common origin by definition. In some embodiments, the origin may be a virtual origin (eg, a point beyond the real origin of the guided light beam). For example, the origin may be outside of the light guide and thus may be a virtual origin. According to some embodiments, as described above with reference to directional backlight 100 , light guide 310 for guiding light and a guided light beam guided therein are light guide 110 and guided light beam 112 , respectively. ) may be substantially similar to

도 9에 도시된 지향성 백라이트 동작의 방법(300)은 회절 격자 어레이의 회절 격자를 이용하여 복수의 안내된 광빔(320)의 광을 방출광으로서 산란시키는 단계(320)를 더 포함한다. 회절 격자로부터 방출광은, 다양한 실시예에 따라, 복수의 안내된 광빔의 공통 원점에 대한 회절 격자의 위치의 함수인 세기 및 각도 스프레드를 갖는다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 회절 격자 어레이에 의해 집합적으로 산란된 방출광은 광 가이드의 표면에 걸쳐 균일한 세기 및 각도 스프레드를 갖는다. 일부 실시예에서, 광을 산란시키는데(320) 사용되는 회절 격자 어레이는 전술한 지향성 백라이트(100)의 회절 격자 어레이(130)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 산란(320)에 의해 생성된 방출광은 전술한 바와 같이 방출광(102)과 실질적으로 유사할 수 있다.The method 300 of directional backlight operation shown in FIG. 9 further includes scattering ( 320 ) the light of the plurality of guided light beams 320 as emitted light using a diffraction grating of the diffraction grating array. Light emitted from the diffraction grating has an intensity and angular spread that is a function of the position of the diffraction grating with respect to a common origin of the plurality of guided light beams, according to various embodiments. Further, in accordance with various embodiments, the emitted light collectively scattered by the diffraction grating array has a uniform intensity and angular spread across the surface of the light guide. In some embodiments, the diffraction grating array used to scatter light 320 may be substantially similar to the diffraction grating array 130 of the directional backlight 100 described above. Also, the emitted light produced by the scattering 320 may be substantially similar to the emitted light 102 as described above.

특히, 다양한 실시예에 따라, 회절 격자 어레이에 의해 산란된(320) 방출광은 세기, 주 각도 방향, 및 각도 스프레드를 갖는다. 세기, 주 각도 방향, 및 각도 스프레드 각각은 회절 격자 어레이의 회절 격자의 격자 특징에 의해 제어되거나 결정된다. 또한, 격자 특징은 광 가이드의 표면 상의 회절 격자의 위치와 복수의 안내된 In particular, the emitted light scattered 320 by the diffraction grating array has an intensity, a principal angular direction, and an angular spread, in accordance with various embodiments. Each of the intensity, principal angular direction, and angular spread is controlled or determined by grating characteristics of the diffraction grating of the diffraction grating array. In addition, the grating feature is determined by the location of the diffraction grating on the surface of the light guide and

광빔의 공통 원점(예를 들어, 광 가이드의 측 상의 광원의 위치) 둘 다의 함수이다. 특히, 회절 격자 어레이의 격자 특징은 회절 격자에 입사하는 안내된 광빔의 방사상 방향, 회절 격자로부터 안내된 광빔을 제공하는 광원까지의 거리, 또는 둘 다에 기초하여 변할 수 있거나, 또는 동등하게 이들의 함수일 수 있다. It is a function of both the common origin of the light beam (eg, the position of the light source on the side of the light guide). In particular, the grating characteristics of the diffraction grating array may vary based on the radial direction of the guided light beam incident on the diffraction grating, the distance from the diffraction grating to the light source providing the guided light beam, or both, or equivalently their It can be a function.

일부 실시예에서, 광을 산란시키는 것(320)은 일방성 방향으로 일방성 회절 산란을 포함한다. 특히, 회절 격자 어레이의 회절 격자는 경사진 격자 및 회절 격자 및 반사성 재료층을 포함하는 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.In some embodiments, scattering light 320 includes unidirectional diffractive scattering in a unidirectional direction. In particular, the diffraction grating of the diffraction grating array may comprise one or both of a tilted grating and a diffraction grating and a reflective mode diffraction grating comprising a layer of reflective material.

도시된 바와 같이, 지향성 백라이트 동작의 방법(300)은 광원을 사용하여 복수의 안내된 광빔으로서 안내될 광을 제공하는 단계(330)를 더 포함한다. 특히, 광은 광원을 사용하여 복수의 상이한 방사상 전파 방향을 갖는 안내된 광빔으로서 광 가이드에 제공된다. 다양한 실시예에 따라, 광을 제공하는데(330) 사용되는 광원은 광 가이드의 측에 위치되고, 광원 위치는 복수의 안내된 광빔의 공통 원점이다. 일부 실시예에서, 광원은 전술한 지향성 백라이트(100)의 광원(들)(120)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 광원은 광 가이드의 가장자리에 또는 측에 버트-결합될 수 있다. 또 다른 예에서, 광원은 공통 원점을 나타내는 점원에 근사할 수 있다. 또 다른 예에서, 광원은 광 가이드의 측 상의 공동 내에 위치될 수 있으며, 공동은 복수의 안내된 광빔을 상이한 방사상 방향으로 확산시키도록 구성된 형상을 갖는다.As shown, the method 300 of directional backlight operation further includes providing 330 light to be guided as a plurality of guided light beams using a light source. In particular, light is provided to the light guide as a guided light beam having a plurality of different radial propagation directions using a light source. According to various embodiments, the light source used to provide 330 light is located on the side of the light guide, the light source location being a common origin of the plurality of guided light beams. In some embodiments, the light source may be substantially similar to the light source(s) 120 of the directional backlight 100 described above. For example, the light source may be butt-coupled to or to the edge of the light guide. In another example, the light source may approximate a point circle representing a common origin. In another example, the light source may be positioned within a cavity on the side of the light guide, the cavity having a shape configured to diffuse a plurality of guided light beams in different radial directions.

일부 실시예에서, 제공된(330) 광은 실질적으로 비콜리메이트된다. 다른 실시예에서, 제공된(330) 광은 콜리메이트될 수 있다(예를 들어, 광원은 콜리메이터를 포함할 수 있다). 다양한 실시예에서, 제공된(330) 광은 광 가이드의 표면들 사이의 광 가이드 내에서 비제로 전파 각도로 상이한 방사상 방향을 갖고 안내될 수 있다. 광 가이드 내에서 콜리메이트될 때, 제공된(330) 광은 콜리메이트 팩터에 따라 콜리메이트되어 광 가이드 내에서 안내된 광의 소정의 각도 스프레드를 확립할 수 있다. 특히, 콜리메이트 및 이에 따라 콜리메이트 팩터에 의해 제공된 소정의 각도 스프레드는 수직 방향일 수 있다.In some embodiments, provided 330 light is substantially uncollimated. In another embodiment, provided 330 light may be collimated (eg, the light source may comprise a collimator). In various embodiments, provided 330 light may be guided with different radial directions at a non-zero propagation angle within the light guide between the surfaces of the light guide. When collimated within the light guide, provided 330 light may be collimated according to a collimation factor to establish a desired angular spread of guided light within the light guide. In particular, the desired angular spread provided by the collimate and thus the collimate factor may be in the vertical direction.

일부 실시예(미도시)에서, 지향성 백라이트 동작의 방법(300)은 회절 격자 어레이에 의해 집합적으로 산란된(320) 방출광을 변조하는 단계를 더 포함한다. 디스플레이된 이미지를 제공하기 위해 광 밸브 어레이에 의해 또는 이 사용하여 변조가 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 밸브 어레이는 전술한 백라이트 디스플레이(200)의 광 밸브 어레이(240)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 디스플레이된 이미지는 멀티뷰 이미지일 수 있다.In some embodiments (not shown), the method 300 of directional backlight operation further comprises modulating the emitted light collectively scattered 320 by the diffraction grating array. Modulation may be provided by or using a light valve array to provide a displayed image. In some embodiments, the light valve array may be substantially similar to the light valve array 240 of the backlight display 200 described above. Also, in some embodiments, the displayed image may be a multi-view image.

따라서, 균일한 세기 및 각도 스프레드를 갖는 방출광을 제공하도록 구성된 회절 격자를 갖는 지향성 백라이트, 백라이트 디스플레이 및 지향성 백라이트 동작 방법의 예 및 실시예가 설명되었다. 위에 설명된 예는 본원에 설명된 원리를 나타내는 많은 구체적 예 중 일부를 예시하는 것임을 이해해야 한다. 명백히, 당업자는 다음의 청구 범위에 의해 정의된 범위를 벗어나지 않고 수많은 다른 배열을 쉽게 고안할 수 있다.Accordingly, examples and embodiments of directional backlights, backlight displays, and methods of operating a directional backlight having a diffraction grating configured to provide emitted light with uniform intensity and angular spread have been described. It is to be understood that the examples described above are illustrative of some of the many specific examples that are representative of the principles described herein. Obviously, those skilled in the art can readily devise numerous other arrangements without departing from the scope defined by the following claims.

Claims (21)

지향성 백라이트에 있어서,
광빔들을 안내하도록 구성된 광 가이드;
상기 광 가이드 내에서 서로 상이한 방사상 방향들을 갖는 복수의 안내된 광빔들을 제공하도록 구성된 광원; 및
상기 광 가이드의 표면 상에서 서로 이격된 회절 격자 어레이로서, 상기 회절 격자 어레이의 회절 격자는 세기, 주 각도 방향, 및 각도 스프레드를 갖는 방출광으로서 상기 복수의 안내된 광빔들의 안내된 광빔의 일부를 산란하도록 구성된, 상기 회절 격자 어레이를 포함하고,
상기 회절 격자 어레이의 회절 격자들에 의해 집합적으로 산란된 방출광은 상기 광 가이드의 표면에 걸쳐 균일한 세기 및 각도 스프레드를 갖도록 구성되며,
상기 회절 격자 어레이의 상기 회절 격자의 격자 피치 및 격자 방위 중 하나 또는 둘 모두는 상기 회절 격자에 의해 산란된 상기 방출광의 지향성 광빔의 상기 주 각도 방향을 결정하도록 구성되며,
상기 격자 피치 및 상기 격자 방위는 상기 회절 격자에 대응되는 안내된 광빔의 방사상 방향을 따르는 상기 회절 격자의 위치의 함수인,
지향성 백라이트.
A directional backlight comprising:
a light guide configured to guide the light beams;
a light source configured to provide a plurality of guided light beams having different radial directions within the light guide; and
an array of diffraction gratings spaced apart from each other on a surface of the light guide, the diffraction gratings of the grating array scattering a portion of the guided lightbeam of the plurality of guided lightbeams as emitted light having an intensity, a principal angular direction, and an angular spread comprising the diffraction grating array configured to
the emitted light collectively scattered by the diffraction gratings of the diffraction grating array is configured to have a uniform intensity and angular spread across the surface of the light guide;
one or both of a grating pitch and a grating orientation of the diffraction grating of the diffraction grating array are configured to determine the principal angular direction of a directional lightbeam of the emitted light scattered by the diffraction grating;
wherein the grating pitch and the grating orientation are a function of the position of the diffraction grating along the radial direction of the guided light beam corresponding to the diffraction grating;
directional backlight.
제1항에 있어서, 상기 광원은 상기 광 가이드의 측 상에 상기 측 상의 중간 지점에 위치된, 지향성 백라이트.The directional backlight of claim 1 , wherein the light source is located on the side of the light guide at a midpoint on the side. 제1항에 있어서, 상기 광원은 상기 광 가이드의 측 내의 공동 내에 위치되고, 상기 공동은 상기 복수의 안내된 광빔들을 상기 상이한 방사상 방향들로 확산시키도록 구성된 형상을 갖는, 지향성 백라이트.The directional backlight of claim 1 , wherein the light source is positioned within a cavity within a side of the light guide, the cavity having a shape configured to diffuse the plurality of guided light beams in the different radial directions. 제1항에 있어서, 상기 회절 격자의 격자 특징은 상기 회절 격자에 의해 산란된 상기 방출광의 상기 세기 및 상기 각도 스프레드를 결정하도록 구성되며, 상기 회절 격자의 상기 격자 특징은 상기 광 가이드의 상기 표면 상의 상기 회절 격자의 위치 및 상기 광 가이드의 측 상의 상기 광원의 위치 둘 다의 함수인, 지향성 백라이트.2. The grating feature of claim 1, wherein a grating feature of the diffraction grating is configured to determine the intensity and the angular spread of the emitted light scattered by the diffraction grating, the grating feature of the diffraction grating on the surface of the light guide. a function of both the position of the diffraction grating and the position of the light source on the side of the light guide. 제4항에 있어서, 상기 격자 특징은 상기 회절 격자에 의해 산란된 상기 방출광의 상기 세기를 결정하도록 구성된 격자 깊이를 포함하는, 지향성 백라이트.5. The directional backlight of claim 4, wherein the grating feature comprises a grating depth configured to determine the intensity of the emitted light scattered by the diffraction grating. 삭제delete 제4항에 있어서, 상기 격자 특징은 상기 회절 격자의 곡률 및 격자 처프 중 하나 또는 둘 모두를 포함하고, 상기 격자 특징은 상기 회절 격자에 의해 산란된 상기 방출광의 상기 각도 스프레드를 결정하도록 구성된, 지향성 백라이트.5. The directivity of claim 4, wherein the grating feature comprises one or both of a curvature and a grating chirp of the diffraction grating, the grating feature configured to determine the angular spread of the emitted light scattered by the diffraction grating. backlight. 제1항에 있어서, 상기 회절 격자는 일방성 방향을 갖는 일방성 회절 산란을 제공하도록 구성된, 지향성 백라이트.The directional backlight of claim 1 , wherein the diffraction grating is configured to provide unidirectional diffractive scattering having a unidirectional direction. 제8항에 있어서, 일방성 회절 산란을 제공하도록 구성된 상기 회절 격자는 경사진 회절 격자를 포함하는, 지향성 백라이트.The directional backlight of claim 8 , wherein the diffraction grating configured to provide unidirectional diffraction scattering comprises a tilted diffraction grating. 제8항에 있어서, 일방성 회절 산란을 제공하도록 구성된 상기 회절 격자는 회절 격자 및 반사성 재료층을 포함하는 반사 모드 회절 격자인, 지향성 백라이트.9. The directional backlight of claim 8, wherein the diffraction grating configured to provide unidirectional diffractive scattering is a reflective mode diffraction grating comprising a diffraction grating and a layer of reflective material. 제1항의 지향성 백라이트를 포함하는 백라이트 디스플레이에 있어서, 상기 백라이트 디스플레이는 디스플레이된 이미지를 제공하기 위해 상기 방출광을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 더 포함하는, 백라이트 디스플레이.A backlight display comprising the directional backlight of claim 1 , wherein the backlight display further comprises an array of light valves configured to modulate the emitted light to provide a displayed image. 백라이트 디스플레이에 있어서,
광 가이드;
상기 광 가이드의 측 상에 위치되고, 상기 광 가이드 내에서 서로 상이한 방사상 방향들을 갖는 복수의 안내된 광빔들을 제공하도록 구성된, 광원;
상기 광 가이드의 표면 상의 회절 격자 어레이로서, 상기 회절 격자 어레이의 개개의 회절 격자들은 방출광으로서 상기 복수의 안내된 광빔들의 광을 산란시키도록 구성된, 상기 회절 격자 어레이; 및
디스플레이된 이미지를 제공하기 위해 상기 방출광을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 포함하고,
상기 개개의 회절 격자들에 의해 집합적으로 산란된 방출광은 상기 광 밸브 어레이에 걸쳐 균일한 세기 및 각도 스프레드를 갖도록 구성되며,
상기 회절 격자 어레이의 상기 개개의 회절 격자들의 격자 피치 및 격자 방위 중 하나 또는 둘 모두는 상기 개개의 회절 격자들에 의해 산란된 상기 방출광의 지향성 광빔들의 주 각도 방향을 결정하도록 구성되며,
상기 격자 피치 및 상기 격자 방위는 상기 개개의 회절 격자들에 대응되는 안내된 광빔들의 방사상 방향을 따르는 상기 개개의 회절 격자들의 위치의 함수인,
백라이트 디스플레이.
In a backlight display,
light guide;
a light source positioned on a side of the light guide and configured to provide a plurality of guided light beams having different radial directions from each other within the light guide;
a diffraction grating array on a surface of the light guide, wherein individual diffraction gratings of the diffraction grating array are configured to scatter light of the plurality of guided light beams as emitted light; and
a light valve array configured to modulate the emitted light to provide a displayed image;
the emitted light collectively scattered by the individual diffraction gratings is configured to have a uniform intensity and angular spread across the light valve array;
one or both of the grating pitch and grating orientation of the individual diffraction gratings of the diffraction grating array are configured to determine a principal angular direction of directional light beams of the emitted light scattered by the individual diffraction gratings;
wherein the grating pitch and the grating orientation are a function of the position of the individual diffraction gratings along the radial direction of the guided light beams corresponding to the individual diffraction gratings;
backlit display.
제12항에 있어서, 상기 광원은 상기 광 가이드의 상기 측 내의 공동 내에 위치하며, 상기 공동은 상기 복수의 안내된 광빔들을 상기 상이한 방사상 방향들로 확산시키도록 구성된 형상을 갖는, 백라이트 디스플레이.The backlight display of claim 12 , wherein the light source is located within a cavity within the side of the light guide, the cavity having a shape configured to diffuse the plurality of guided light beams in the different radial directions. 제12항에 있어서, 상기 회절 격자 어레이의 개개의 회절 격자의 격자 특징은 상기 방출광의 세기 및 각도 스프레드를 결정하도록 구성되고, 상기 격자 특징은 상기 광 가이드의 표면 상의 상기 개개의 회절 격자의 위치 및 상기 광 가이드의 상기 측 상의 상기 광원의 위치 둘 다의 함수인, 백라이트 디스플레이. 13. The method of claim 12, wherein a grating characteristic of an individual diffraction grating of the diffraction grating array is configured to determine an intensity and an angular spread of the emitted light, the grating characteristic comprising: a position of the individual diffraction grating on a surface of the light guide; a function of both the position of the light source on the side of the light guide. 제14항에 있어서, 상기 격자 특징은 상기 개개의 회절 격자의 곡률 및 격자 처프 중 하나 또는 둘 모두를 포함하고, 상기 격자 특징은 상기 개개의 회절 격자에 의해 산란된 상기 방출광의 상기 각도 스프레드를 결정하도록 구성된, 백라이트 디스플레이.15. The method of claim 14, wherein the grating feature comprises one or both of a curvature and a grating chirp of the respective diffraction grating, the grating feature determining the angular spread of the emitted light scattered by the respective diffraction grating. A backlit display configured to: 제12항에 있어서, 상기 회절 격자의 어레이는 일방성 방향을 갖는 일방성 회절 산란을 제공하도록 구성되고, 상기 회절 격자 어레이의 상기 개개의 회절 격자들은 반사 모드 회절 격자 및 경사진 회절 격자 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 백라이트 디스플레이.13. The diffraction grating of claim 12, wherein the array of diffraction gratings is configured to provide unidirectional diffraction scattering having a unidirectional direction, and wherein the individual diffraction gratings of the diffraction grating array are one of a reflective mode diffraction grating and a tilted diffraction grating; A backlit display, including both. 제12항에 있어서, 상기 회절 격자 어레이의 상기 개개의 회절 격자들은 멀티뷰 이미지의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 포함하는 방출광으로서 상기 복수의 안내된 광빔들의 광을 산란시키도록 각각 구성되고, 상기 백라이트 디스플레이는 멀티뷰 디스플레이이고, 상기 디스플레이된 이미지는 상기 멀티뷰 이미지인, 백라이트 디스플레이.13. The plurality of guides as recited in claim 12, wherein said individual diffraction gratings of said diffraction grating array comprise a plurality of directional light beams having different principal angular directions corresponding to respective different viewing directions of a multi-view image. a backlight display, each configured to scatter light of the illuminated light beams, wherein the backlight display is a multi-view display and the displayed image is the multi-view image. 지향성 백라이트 동작 방법에 있어서,
공통 원점 및 서로 상이한 방사상 방향들을 갖는 복수의 안내된 광빔들을 광 가이드에서 안내하는 단계; 및
회절 격자 어레이의 회절 격자를 사용하여 상기 복수의 안내된 광빔들의 광을 방출광으로서 산란시키는 단계로서, 상기 회절 격자로부터의 상기 방출광은 상기 복수의 안내된 광빔들의 상기 공통 원점에 대한 상기 회절 격자의 위치의 함수인 세기 및 각도 스프레드를 갖는, 단계를 포함하고,
상기 회절 격자 어레이에 의해 집합적으로 산란된 방출광은 상기 광 가이드의 표면에 걸쳐 균일한 세기 및 각도 스프레드를 가지며,
상기 회절 격자 어레이의 상기 회절 격자의 격자 피치 및 격자 방위 중 하나 또는 둘 모두는 상기 회절 격자에 의해 산란된 상기 방출광의 지향성 광빔의 주 각도 방향을 결정하도록 구성되며,
상기 격자 피치 및 상기 격자 방위는 상기 회절 격자에 대응되는 안내된 광빔의 방사상 방향을 따르는 상기 회절 격자의 위치의 함수인,
방법.
A method for operating a directional backlight comprising:
guiding in a light guide a plurality of guided lightbeams having a common origin and different radial directions; and
scattering the light of the plurality of guided light beams as emission light using a diffraction grating of a diffraction grating array, wherein the emission light from the diffraction grating is directed to the diffraction grating relative to the common origin of the plurality of guided light beams. having an intensity and an angular spread that is a function of the position of
the emitted light collectively scattered by the diffraction grating array has a uniform intensity and angular spread across the surface of the light guide;
one or both of a grating pitch and a grating orientation of the diffraction grating of the diffraction grating array are configured to determine a principal angular direction of a directional light beam of the emitted light scattered by the diffraction grating;
wherein the grating pitch and the grating orientation are a function of the position of the diffraction grating along the radial direction of the guided light beam corresponding to the diffraction grating;
Way.
제18항에 있어서, 상기 광 가이드의 측 상의 공동 내에 위치된 광원을 사용하여 상기 광 가이드 내에서 상기 복수의 안내된 광빔들을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 공동은 상기 복수의 안내된 광빔들을 상기 상이한 방사상 방향들로 확산시키도록 구성된 형상을 갖는, 방법. 19. The method of claim 18, further comprising providing the plurality of guided light beams within the light guide using a light source positioned within a cavity on a side of the light guide, wherein the cavity directs the plurality of guided light beams. having a shape configured to diffuse in the different radial directions. 제18항에 있어서, 광을 산란시키는 단계는 일방성 방향으로 일방성 회절 산란시키는 단계를 포함하고, 상기 회절 격자는 경사진 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 둘 다를 포함하고, 상기 반사 모드 회절 격자는 회절 격자 및 반사성 재료층을 포함하는, 방법.19. The method of claim 18, wherein scattering light comprises unidirectional diffraction scattering in a unidirectional direction, wherein the diffraction grating comprises one or both of a tilted diffraction grating and a reflective mode diffraction grating, the reflective mode wherein the diffraction grating comprises a diffraction grating and a layer of reflective material. 제18항에 있어서, 디스플레이된 이미지를 제공하기 위해 광 밸브 어레이를 사용하여 상기 회절 격자 어레이에 의해 집합적으로 산란된 상기 방출광을 변조하는 단계를 더 포함하는, 방법.
19. The method of claim 18, further comprising modulating the emitted light collectively scattered by the diffraction grating array using a light valve array to provide a displayed image.
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